收稿日期:2005-11-20
作者简介：熊新荣(1973-)，女，讲师，在读工程硕士，新疆机电职业技术学院，主要研究方向：电气工程;
樊孝喜(1974-)，男，讲师，在读工程硕士，新疆医科大学医学工程技术学院，主要研究方向：电气工程及医学电子学。
熊新荣1
樊孝喜
2
(1 新疆机电职业技术学院，新疆乌鲁木齐830011;
2 新疆医科大学，新疆乌鲁木齐830054)
摘 要：本文主要描述了光纤传感器原理性及光纤测量的两种方式，重点介绍了光纤大电流传感器和光纤 电压传感器在电力设备检测中的应用。
关键词：光纤传感技术；检测；光纤传感应用
中图分类号:TM02 文献标识码:A 文章编号:1009-9549(2006)03-0085-03
在各种传感器技术中，光纤传感器是一种近几年得到迅速发展的技术，目前已经能够用光纤传感器实现压力、温度、振动、电流、电压、磁场等物理量检测，这些应用都归功于光纤固有的特点，即体积小与重量轻带来的结构简单、使用方便，耐高压、耐高温和抗电磁干扰带来的安全可靠，长作用距离所带来的高灵敏度。
光纤传感技术是利用光纤对某些特定的物理
量敏感的特性，将外界物理量转换成可以直接测量的信号的技术。由于光纤不仅可以作为光波的传播媒质，而且由于光波在光纤中传播时表征光波的特征参量(振福、相位、偏振态、波长等)因外界因素(如温度、压力、应变、磁场、电场、位移、转动等)的作用而直接或间接发生变化，从而也可将光纤用作传感元件来探测各种物理量。这就是光纤传感器
应用的基本原理。
图1 光纤传感原理示意图
一、光纤测量的两种基本方式
由于光纤在传输信息具备很多优点，故光纤传感器也必然具备独特的功能，光纤传感器种类很多，但概括起来可分为功能光纤(FF)和非功能光纤(NF)两种方式。功能型传感器中光纤既起到传光的作用又起到传感的作用；而非功能型传感器中光纤仅起到传光的作用。
功能光纤方式是光纤本身具备测量的功能，一般是利用被测量改变光纤本身的特性，使传送的光
受到调制。在这种方式中，涉及偏振、相位、干涉等物理光学概念有关量的测量，采用单模光纤。
单模光纤只能传送基模的光波。光波是电磁波，实验已证实，引起人眼对光的感觉，对照相底片感光的只是电场强度矢量E ，故E 又称为光矢量。E 模可以看作是相互垂直的E x 模和E y 模的合成。如图2所示，用直角坐标描述,E x 、E y 分别在xoz ,yoz 平面振动着，并沿z 方向传播。把电场在一个平面(如yoz 面)内振动的波称为线性偏振波，此振
第14卷第3期
2006年9月
像素种子新疆职业大学学报
JO URNAL O F XINJ IANG VOCATIONAL UNIVERSITY
Vol.14No.3Sep.2006
动面(即yo z 面)称为偏振面。因此，单模光纤只传
输线性偏振波。
图2
当光沿单模光纤轴线传播时，若有外界干扰，如有磁场的作用时,E x 、E y 模之间将发生能量交换，
使光纤中传输的模发生变化，即光的偏振面发生偏转，如图3所示。在测量中可以利用这一性质来测量磁场强度，也要注意尽量减少对测量的外界干扰。
非功能光纤方式，光纤只是光的传播媒介体，光纤端面安装传感器作为测量部分。这种方式中，涉及光量等几何光学概念有关量的测量，采用传输光量大的多模光纤，但有的情况也可把光纤作为传感器，如光的随机偏振性是利用传送数百模以上的光时，光的振动面以相同的几率向所有的方向传送的性质。但从目前看来非功能光纤的应用比较多，技术上也比较成熟，而功能光纤易受外界干扰，为了实现高精度的测量，尚处于试验阶段。下面介绍甘肃农业大学学报
光纤两种方式应用的具体例子。
图3
二、光纤大电流(电场)传感器
光纤大电流传感器是用法拉第效应测量电流和磁场的方法。当把铅玻璃等透明物质放在磁场里。并通过与磁场方向平行的线性偏振光时，偏振面将发生旋转，这种现象叫法拉第效应(磁光效应)，如图4所示。法拉第效应引起光的偏振面旋转与磁场的方向有关，而与光的前进方向无关，即光的前进方向与磁场同向或反向，结果一致。
偏振面旋转的角度 与光线所通过的旋光物质的厚度L ，磁场强度H 成正比，关系为 =V e HL
式中V e 称费尔德常数，不同物质常数不同，且
与光波波长及温度有关。
图4
光纤传感器中最典型的例子就是在高压输电线使用光纤电流传感器，其基本原理就是上述的法拉第效
应(磁光效应)。光纤电流传感器的基本结构如图5所示。从激光器发生的光束经起偏镜成为线偏振光，再经透镜耦合到单模光纤，把单模光纤在输电线上绕数20圈，用它作为法拉第旋转材料，当输电线通过电流I 时，周围产生磁场，根据安培环路定理，距输电线为r 处(即载流导线的半径)
的磁场等于H =
I
2
r
图5
经这段光纤产生法拉第效应，使偏振面旋转 角，出射到透镜，并耦合到检偏镜，再经变换器、放大器等处理，便可根据输出光线的信号，获得测量电流强度和磁场强度的结果。
光纤回转仪是MOCT(光纤电流互感器)的核心部件，它由光源、探测器、调节器以及缠绕电流导线的光电探头组成。其中调节器是光纤电流传感器的核心部件，通过这套系统可以对电流进行精确测量，此项技术受20多项国际专利保护，原理图见图6所示。
新疆职业大学学报2006
图6 光源发出的光通过波导传至线性偏光器，然后
黄氏女游阴是偏振分离器(产生两束线性偏振光波)，最后到达
相位调节器。
然后这两束光通过光纤从控制室传到传感头;
两束偏振光通过1/4波长滤波器产生右旋和
左旋偏振光;
两个光束在围绕导线的光纤环中传播，到达终
点时遇到反射镜，光线沿同样的路径返回;
当光线环绕导线传播时，导线中的电流由于法
拉第效应产生磁场，该磁场使两束光的相位产生偏移;
光波沿光路返回后，最终到达光学探测器，电
子器件检测出相位漂移;
两束光波的相位偏移与导线的电流成正比，然
后显示单元将电流数值以模拟量或数字量传至最
终用户。
光纤回转仪最早由波音公司和霍尼韦尔公司
共同研制，主要用于导弹巡航系统,1994年开始在
电流测量领域的研发工作,1998年第一次投入商业
应用。目前主要的生产厂家有:TRE NC H,RI TZ, ABB,ALSTOM,GE,SI EME NS,NGK,NXTP HASE等。
三、光纤电压(电场)传感器
光纤电压传感器是根据普克尔(Pockels)效应
制成的,Pockels效应是一种晶体的物理特性。当
压电晶体受光照射并在与光照正交的方向上加高
班杜拉压电场作用时，晶体将呈现双折射现象，这种现象
称为普克尔(Pockels)效应。并且，这种双折射正比
与所加电场的一次方。所以普克尔(Pockels)效应
又称线性光电效应。晶体的光学性质由折射率椭
球表示为X 2
n x +
Y2
n y
+Z
2
n2
=1
当外电场加到该物质上时，改变了其主轴折射率，折射率椭球也发生了变形，即使入射光是线性偏振光，出射光也会变成椭圆偏振光，改变偏振特性。
光在晶体内的传播方向与电场方向一致。光束进入晶体后将产生沿X和Y方向两个传播速度不相等的偏振光。偏振光经过长度为L的晶体传
播后，产生的相角差 为 =
2
(n x-n y)L= 2
(n0
3 E L=2
n0
3 V
上式表明，相角差的产生仅由外加电位差V= E L决定。式中 为光的波长;E为电场强度; 为晶体的线性电光系数;n o为没有外加电场时的折射率。铌酸锂(Li N bO3)的n o3r=328 10-12米/伏。
根据Pockels效应制成的光纤电压传感器主要是在发送光纤和接受光纤之间插入了起偏镜，由电光晶体
和检偏镜组成了非功能光纤方式的电压传感器。根据实际测量，电压在1000伏范围内，输出电压与输入电压有良好的线性关系，由于这种传感器具有良好的频响特性，可以测量从直流到脉冲各种波形的电压、场强，还可以作高压验电器、不良绝缘子检测器和静电压计等。
盈余管理
随着光电子技术突飞猛进的发展，光纤传感技术经过二十余年的发展也已获得长足的进步，其主要体现在进入实用化阶段，逐步形成传感领域的一个新的分支。不少光纤传感器以其独有的特点，替代或更新了传统的测试系统，改造了如光纤陀螺、光纤水听器、光纤电流电压传感器等；出现一些应用光纤传感技术的新型测试系统，如分布式光纤测温系统，以光纤光栅为主的光纤智能结构；传统的测试系统，如以光纤构成的新型光谱仪；利用电/光转换和光/电转换技术以及光纤传输技术，把传统的电子式测量仪表改造成安全可靠的先进光纤式仪表等等。(下转第91页)
第14卷第3期 熊新荣等：光纤传感技术在电力设备检测中的应用
对倾听的能力则重视不够。事实上，聆听技术对有效沟通同样非常重要。在读者服务中，馆员不善聆听就会导致相互间沟通受阻，相互配合难度增大，不仔细倾听就难以收集到有用信息。为此需要做好三个方面的问题:1.表情专注;2.动作配合;3.语言合作。听读者交谈要耐心、虚心、会心。
(四)修辞的力量
文法、逻辑以及修辞是有关精通语言来表达思想与情感的三项学科。我们对自己讲话时，无需修辞的技巧，但是当图书馆馆员和读者沟通时却不可能不用到它，因为我们几乎总是想试着说服别人，不仅要听进我们所说的话，并且也要因此而认同我们。说服力是一门古老且令人尊重的修辞艺术，与文法、逻辑一样，它在西方教育上占了极重要的地位。
(五)礼让对方，追求豁达和宽容
在沟通中，要注意有意识地以沟通对象为中心，处处礼让对方，尊重对方。在任何时候都不要忘记，尊重人就会受人尊敬。在与读者的沟通中不要独白，不要冷场，不要插嘴，不要抬杠，不要否定，沟通中要善于倾听别人的意见，倘若对方所言之事无伤大雅，无关大是大非，一般不宜当面加以否定或者批驳。豁达是一种超脱，是自我精神的解放。豁达是一种宽容，一种开朗，是一种自信，一种博大的胸怀，超然洒脱的态度，也是人类个性最高境界之一。
一般来说，豁达开朗之人比较宽容，能够对别人不同的看法、思想、言论、行为以及他们的宗教信仰、种族观念等都加以理解和尊重。不轻易把自己认为 正确 或者 错误 的东西强加于别人。他们也有不同意别人观点或做法的时候，但他们会尊重别人的选择，给予别人自由思考和生存的权利。
当然，豁达并非等于无限度的容忍别人，开朗并不等于对已构成危害的行为加以接受或姑息。但对于馆员个人来说，豁达往往会有更好的沟通关系，自己在心理上也会减少或消除仇恨、恩怨和不健康的情感；对于馆员和读者这样一个体而言，宽容开朗无疑是创造一种和谐气氛的调节剂，因此豁达宽容是建立良好人际沟通的法宝，同时也是一个图书馆员完善个性的体现。人才管理系统
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2003:150.
Communication Between the Librarian and the Reader
ZHANG Xue-feng
(Changji College,Changji Xin jiang830000)
Abstract:This paper aims to discuss effective verbal and non-verbal communication between the librarian and the reader,revealing the i mportance for a librarian to i mprove the communication skill of emotional exchange by presenting himself as a good li stener of sympathy, poli teness and tolerance.
Key words:Librarian;Reader;Communication
(上接第87页)
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The Application of Optical Fiber Transmit Induction
Technology in Power Equipment Examination
XI ONG Xin-rong1,FAN Xiao-xi2
(Xinjiang Institute o f Mechanics and Electronics U rumqi830011)
(Xinjiang medical college pro ject technology institute U rumqi830054)
Abstracts:This article mainly described two ways which the optical fiber sensor principle and the optical fiber surveys;Introduced the optical fiber big electric current sensor and the optical fiber voltage sensor apply in power equipment examination.
Key words:Optical fiber sensor;Electric current;Vol tage Examination
第14卷第3期 张学峰：图书馆员如何与读者沟通
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