Abstract
在單模光纖(SMOF)利用法拉第(Faraday) 旋轉效應來測量電流已漸被重視 。主要它能提供傳統電力電流量測器所沒有的優點 。諸如光纖具有質輕 、免受電磁干擾 、可與高電壓隔絕以及遙測的便利等。在光纖電流感測器架構中 ，外界環境的變化，如溫度及振動始終影響著單模光纖線性雙折射性(linear birefringence)的物理特性，進而造成輸出的不穩定。為了克服這個問題，有許多文獻提供解決的方法。如使用特殊光纖[圓形雙折射性(circular birefringence) 光纖，spun 光纖]，或是對光纖做特殊處理[把光纖退火(annealing)，或將光纖扭轉(twist)]，以及從事複雜之訊號處理。實驗結果顯示，對電流量測穩定度提升具有相當滿意的效果。但是在目前含有光纖延伸線之光纖電流感測器在做遙測電流測量時，往往忽略光纖延伸線在受到外界溫度及振動影響下，同樣也會對電流輸出造成不穩定。因此本文主要針對這個問題做一個詳細的分析及估測。理論上，使用Jones 矩陣推導出兩段光纖延伸線引起的相位遲滯(phaseretardation )與電流感測器之相位遲滯及法拉第旋轉角度它們之間的相關性。在式中可清楚地看出影響因素(factor)存在。為了進一步瞭解，使用統計方法來估測影響的程度。假設光纖延伸線受到環境改變時所感應的相位遲滯變化為一個平均值為零的高斯分佈隨機變數(zero-meanGaussian distributed random variable)，它的功率頻譜密度(powerspectral density)具有兩個重要物理參數:一為峰值雜訊功率(peaknoise power) ，另一為雜訊頻譜頻帶寬 (spectral bandwidth)，兩個參數乘積即為擾動強度(strengths of disturbance)。在做一些數學運算後，可求出輸出的期望值(expect- ed value)及標準差(standarddeviation )。從式中可得到在對光角度非理想情況下(misalignment)，各種不同擾動強度對輸出的期望值及標準差變化情形，並配合圖形與實驗說明之，以作為系統之參考。In this thesis we use a statistical model to discuss the effectof downlead on a fiber-optic Faraday current sensor. The impactof environmental disturbance induced in the down- lead isanalyzed under a certain specified cases of componentmisalignment.The mean and the standard deviation of the sensoroutput are calculated for various strengths of disturbance.Numerical results show that the sensor output can be quitedifferent from the expected due to the aforementioned effect ofdownlead.