Abstract
Thermally-stabilized fiber-optic current sensors are proposed and demonstrated. The sensor head is made of two coil formers combined perpendicularly. In this sensor head, bending-induced birefringences can be reduced to the level much smaller than those of the single former type because the eigen-axes of the two perpendicular coil formers are made orthogonal to each other. Moreover, thermal variation of the birefringence is also expected to be minimized by the orthogonality of the two polarization eigen-axes. We changed the temperature slowly in the range of 20~45$^{\circ}C$ during 100 minutes. The overall linearity of the sensor is better than 1.2% in the range of 0~1000A. The long-term fluctuation of the sensor is less than 1% when measured for 3 hours at 500A and room temperature. Two orthogonally-polarized laser diodes are combined together to make the incident beam unpolarized. In the signal processing, the signals are separated by two parts and normalized respectively, which minimize the efects of optical fluctuations coming from sources, connectors, etc.
광섬유전류센서에서 온도변화에 따른 감도변화를 제거하기 위한 연구를 하였다. 센서헤드로는 두개의 원형틀을 수직으로 결합하고 여기에 광섬유를 번갈아 감아서 사용하였다. 이 경우 수직한 원형틀은 광섬유의 고유편광축을 상호수직하게 하므로 감겨진 광섬유에 발생된 선형복굴절량을 상쇄하여 최소화할 수 있었다. 이렇게 제작된 전류센서는 온도에 대해 보다 안정된 성능을 보였다. 센서헤드부의 온도는 약 1시간 40분동안 20-45.deg.C의 느린 변화를 주었다. 이때의 전체적인 센서 오차는 .+-.1.2% 정도였고 500A에서 3시간동안 안정성 측정을 했을 경우 .+-.1%미만의 변화를 보였다. 센서의 헤드부 전후단의 광섬유에 의해서 신호의 요동이 생기는 것을 방지하기 위한 방법으로 센서헤드부에 편광기와 편광분할기를 놓고 리드부와 분리를 했다. 광원으로서는 두개의 레이저 다이오드를 편광이 수직이 되게 배열함으로써 무편광 광원으로서의 효과를 내었다. 신호처리는 각 채널별로 분리를 하여 기계적인 부분에 의한 광손실의 영향을 배제하였다.
