基于光纤传感的地铁杂散电流监测方法.pdf

第3 7 卷第6 期 2 0 0 8 年1 1 月 中国矿业大学学报 J o u r n a lo fC h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g ＆T e c h n o l o g y V 0 1 ．3 7N o ．6 N O V ．2 0 0 8 基于光纤传感的地铁杂散电流监测方法 李威1 ，蔡文娟1 ，王禹 1 ．中国矿业大学机电工程学院．江苏徐州2 2 1 0 0 8 ；2 ． 桥，陈涤缨2 中国矿业大学理学院，江苏徐州2 2 1 1 1 6 摘要为了解决目前基于极化电位监测的杂散电流监测方法存在的问题，提出了一种采用光纤 传感技术的杂散电流监测新方法．根据基于法拉第效应的光纤电流传感技术的基本理论，搭建了 光纤电流传感实验系统，并用电流发生器模拟待测电流对该监测方法进行了实验研究．结果表 明测量结果受双折射和温度变化的影响较大，采用特殊结构的光纤电流传感头和基于恒定磁场 的比较测量方案能在一定程度上解决这一问题．运用传统的测量方案，传感头为螺旋缠绕时系统 的线性度为4 ．6 5 ％；采用比较测量方案，传感头为四角形和8 字形结构时系统的线性度分剐为 士2 ．7 7 ％和2 ．9 7 ％．基于光纤传感技术的杂散电流监测方法在地铁杂散电流的监测中是可行 的． 关键词杂散电流；光纤传感；电流监测 中图分类号T P2 1 2 ．1 4文献标识码A文章编号1 0 0 0 1 9 6 4 2 0 0 8 0 6 0 8 4 8 - 0 6 M o n i t o r i n gM e t h o do fM e t r oS t r a yC u r r e n tB a s e d o na nO p t i c a lF i b e rS e n s i n gT e c h n i q u e L IW e i l 。C A IW e n j u a n l ，W A N GY u q i a 0 1 ，C H E ND i y i n 9 2 1 ．S c h o o lo fM e c h a n i c a la n dE l e c t r i c a lE n g i n e e r i n g ，C h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g T e c h n o l o g y ，X u z h o u 。J i a n g s u 2 2 1 1 1 6 ，C h i n a ；2 ．S c h o o lo fS c i e n c e s ，C h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g T e c h n o l o g y ，X u z h o u ，J i a n g s u2 2 1 0 0 8 ．C h i n a A b s t r a c t An o v e lm O n i t o r i n gm e t h o dw i t hf i b e rc u r r e n ts e n s i n gt e c h n i q u ew a sp r e s e n t e d ， w h i c hc a ns o l v et h ep r o b l e m so fn o w a d a y sm e t h o db a s e do np o l a r i z a t i o np o t e n t i a lt e s t i n g ．A c c o r d i n gt ot h et h e o r yo ff i b e rc u r r e n ts e n s o rb a s e do nF a r a d a ye f f e c t ，af i b e rc u r r e n ts e n s i n g s y s t e mw a sd e s i g n e d ．T h er e l a t i v ee x p e r i m e n t sw i t hc u r r e n tg e n e r a t o rs i m u l a t i n gs t r a yc u r r e n t w e r ec o m p l e t e d ．T h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h em e a s u r e m e n tw a si n f l u e n c e db yb i r e f r i n g e n c ea n d t e m p e r a t u r ec h a n g e ．T h ef i b e rc u r r e n ts e n s i n gh e a dw i t hs p e c i a l s t r u c t u r ea n dc o m p a r a t i v e m e a s u r i n gm e t h o dc a ns o l v et h i sp r o b l e me f f e c t i v e l y ．T h el i n e a r i t yo fc o n v e n t i o n a lm e a s u r i n g s y s t e mw i t hs p i r a ls e n s i n gh e a di s 土4 ．6 50 A ，w h i l et h o s eo fc o m p a r a t i v em e a s u r i n gs y s t e m w i t hq u a d r a n g u l a rs e n s i n gh e a da n d8 一s h a p es e n s i n gh e a da r e2 ．7 7 ％a n d 士2 ．9 7 ％，r e s p e c t i v e l y ．T h ef i b e rc u r r e n ts e n s i n gm e t h o di sd o a b l ei ns t r a yc u r r e n tm o n i t o r i n gs y s t e m ． K e yw o r d s s t r a yc u r r e n t ；o p t i c a lf i b e rs e n s i n g ；c u r r e n tm o n i t o r i n g 地铁杂散电流的监测是保证地铁安全运营的 一个重要方面，在地铁正常运行时加杂散电流的监 测是非常必要的．目前地铁杂散电流的监测采用的 是基于极化电位监测的标准半电池电位法，即在地 铁建设初期埋设永久性参比电极 长效C u ／C u S O 。 ，通过测量埋地金属结构与参比电极之间的 电位差来间接反映地铁杂散电流的扰动情况2 1 ． 此方法的准确度和长期稳定性受参比电极的寿命 _ _ _ _ _ _ _ - _ - - _ - - ●- - ●- _ - _ - _ _ _ _ _ - ●一 收稿日期2 0 0 8 0 2 2 6 基金项目江苏省自然科学基金项目 B K 2 0 0 6 0 3 7 作者简介李戚 1 9 6 4 一 ．男．江苏省徐州市人．教授，博士，从事机电控制、智能仪表等方面的研究． E - m a i l l i w e i c u m t 1 6 3 ．c o r n T e l 0 5 1 6 8 3 5 9 0 7 9 8 万方数据 第6 期李威等基于光纤传感的地铁杂散电流监测方法8 4 9 和稳定性等因素的影响，并且该方法对杂散电流的 扰动评价不直观．鉴于存在以上问题，在地铁杂散 电流的监测问题上，非常有必要研究新的监测传感 方法．光纤传感技术是近年传感领域研究的一个新 的方向，由于其优越的性能，在各个领域中都有广 泛的应用前景【3 ] ．它与传统的传感技术相比具有灵 敏度高、耐腐蚀、抗干扰性强、防爆等独特的优点． 国内外研究人员对光纤电流传感器进行了大量的 研究工作．A ．J ．R o g e r s H l 给出了在电力系统中的 光纤电流电压传感器的设计方案，并指出由双折射 导致的相位差问题将影响测量的可靠性和灵敏度． 苏立国[ 5 ] 提出了一种基于保偏光纤的电流传感器 远程检测系统，并对其设计原理进行了详细的分析 和讨论．王政平睁7 ] 分析了线性双折射和温度对光 纤玻璃电流传感器输出特性的影响．光纤电流传感 技术在理论和实践方面的探索使得在地铁杂散电 流监测中引入光纤传感技术成为可能．本文将根据 基于法拉第效应的光纤电流传感的基本原理，搭建 一个地铁杂散电流光纤传感系统，实验室环境下模 拟被测电流并对其可行性进行实验研究，为地铁杂 散电流的监测开辟出一条新思路． 1 光纤杂散电流传感系统原理及构成 1 ．1 地铁杂散电流的分布及测试 地铁杂散电流的分布及测量原理如图1 所示． 由于钢轨对地绝缘不充分，或在钢轨电位过高而使 轨道电位限制器工作接地时，则有一部分或大部分 负荷电流泄漏到大地，形成杂散电流．由于埋地金 属体 地铁结构钢筋、埋地金属水管等 电阻低导电 性能良好，大部分杂散电流通过埋地金属体流动， 如果测量出埋地金属体电流的大小和趋势，则可以 反映杂散电流的大小． 供电所o接触罔 阳极区 图1 F i g ．1 交变区 阴极区 地铁杂散电流的分布及测试原理 D i s t r i b u t i o na n dt e s t i n gp r i n c i p l e o fm e t r os t r a yc u r r e n t 由于埋地金属体埋于混凝土和土壤中，不易直 接测量．目前世界各国地铁采用的监测方法是采用 标准半电池电位法，在地铁建设初期埋设永久性参 比电极 长效C u ／C u S O 。 ，通过测量埋地金属结构 与参比电极之间的电位差 参比电极与埋地金属之 间的电位差V 来反映地铁杂散电流的扰动情况以 及腐蚀情况，测试原理如图1 所示．采用此种方法 有以下问题金属腐蚀是一个长期累计的结果，长 效参比电极的寿命有限，若干年后，其测量效果受 到影响；地铁的埋地金属结构大多埋在混凝土中， 由于混凝土是多孔结构，具有一定的渗透性，要使 埋入式参比电极电位长期稳定的关键是要有具备 合适的离子富集填料和适应电极工作且能防干涸 的周围环境，否则，参比电极电位的长期稳定性就 较差，而要使参比电极长年保持防干涸的环境难度 非常大；在极化电位的监测中存在侬降，I R 降的 存在会给极化电位的测量带来误差，在存在有杂散 电流扰动时，消除J R 降的影响是比较困难的． 研究表明地铁杂散电流分布呈现脉动分布状 态，如何对埋地的金属结构分布的杂散电流采取新 的测量方法是本文研究的重点． 1 ．2 光纤杂散电流传感系统原理及构成 光纤传感的基本原理是将光源的光经入射光 纤送人调制区，光在调制区内与外界被测参数相互 作用，使光的光学性质 如强度、波长、频率、相位、 偏振态等 发生变化而成为被调制的信号光，再经 出射光纤送人光探测器、解调器而获得被测参 数[ 8 ] ．由于混凝土结构内部钢筋所处的特殊环境， 使用传统的检测电流的方法无法起到有效的监测 作用，而光纤具有径细、质轻、抗强电磁干扰、抗腐 蚀、耐高温、集信息传感与传输于一体、易于集成于 混凝土结构内等优点，用于轨道附近混凝土内的地 铁杂散电流监测将能发挥巨大作用．本文基于法拉 第效应的电流传感原理，提出了利用光纤电流传感 技术对地铁杂散电流监测的新方案．法拉第磁光效 应是指在磁场的影响下，介质中传输的线偏振光的 偏振方向会发生偏转的物理效应，如图2 所示． 图2法拉第效应原理 F i g ．2 S c h e m a t i cd i a g r a mo fF a r a d a ye f f e c t 当线偏振光通过处于外磁场中的透明媒质，且 光的传播方向与外磁场方向一致时，线偏振光的偏 振面将会发生旋转，其旋转角正比于外磁场沿传播 万方数据 8 5 0中国矿业大学学报 第3 7 卷 路径的线积分．在闭合光路条件下，通过介质并环 绕载流导线的线偏振光偏振角的变化，与光束所围 电流成正比c B ] ．对于一种给定的介质，法拉第磁致 旋光的方向只与磁场方向有关，只要磁场方向不 变，旋转角都朝一个方向增大，而与光的传播方向 改变 入射光与反射光 与否无关． 基于法拉第效应的地铁杂散电流光纤传感系 统示意图如图3 所示．将光源输出的光调制成线偏 振光后经光纤输入到电流传感区．在电流传感区内 传感光纤缠绕在载有杂散电流的结构钢筋上．偏振 光经过传感区后，偏振面将旋转一定的角度，该角 度与结构钢筋上的杂散电流的大小成正比，将输出 的光经信号处理器处理即可得到该处的杂散电流 情况． 结构钢筋C． ． 光 图3 地铁杂散电流监测中的光纤电流传感系统示意图 F i g ．3 S c h e m a t i cd i a g r a mo fo p t i c a lf i b e rs e n s i n g s y s t e mi ns t r a yc u r r e n tm o n i t o r i n gs y s t e m 杂散电流对金属管线和混凝土主体结构的钢 筋腐蚀一般表现为腐蚀激烈、腐蚀集中于局部位 置．在回流点的金属结构处杂散电流值较大、腐蚀 较严重，利用光纤传感器的优良性能，在地铁建设 施工过程中预先将光纤电流传感器埋设在回流点 附近埋地金属结构处，如同现在的许多智能建筑物 埋设传感器一样，进行在线监测．同时考虑到轨道 绝缘情况，所以在轨道建设施工过程中，轨道沿线 也需分散布置传感器来进行杂散电流监测． 2 地铁杂散电流光纤传感实验系统 2 ．1 实验系统结构 地铁杂散电流的光纤传感实验系统原理图如 图4 所示．该系统由三部分组成．a 。光源部分，该 部分的主要功能是输出传感所需的线偏振光．本实 验系统中，该部分由台式高稳定光源、在线光纤起 偏器和偏振控制器组成．在线光纤起偏器的作用是 将台式稳定光源输出的光转化为线偏振光，其消光 比为4 0d B ．该偏振光由偏振控制器调整其偏振方 向，以达到实验的要求；b ．传感部分，传感光纤选 用高圆双折射光纤，其优点是弯曲产生的线性双折 射对实验结果的影响较小，且测量的灵敏度较高． 通电导体中的电流为杂散电流发生装置输出电流 信号；C ．信号处理部分，该部分的主要器件为偏振 分光镜，它把承载被测电流信号的线偏振光分成2 束偏振方向相互正交的线偏振光，为下一步的信号 处理做准备．本实验系统选用的是把晶体封装好的 偏振光分束器，输入光纤为单模光纤，输出光纤为 P a n d a 型保偏光纤．该分束器能把载有电流信号的 偏振光束分成2 个正交的偏振态输出到2 根保偏 光纤中．该器件具有低插入损耗、结构紧凑、高回波 损耗、环境稳定性高等优点．在现场光信号的传输 中采用保偏光纤来传输线偏振光，以减少实测环境 的扰动对线偏振光偏振态的影响． l ／蓄墨薏鎏ii 芦墨光纤 通电导体6 i 于掣的光源；；／’”“一／遗电{ ． ia _ } 。2 是蘑主受辽惑赃曩鐾囊釜l l 孽号处理器辛电探测器 iN | h 产忉{ 二割 I - C ⋯L - - - ～- - J ∑ 绌偏振分光镜 图4光纤电流传感实验系统原理示意图 F i g ．4 S c h e m a t i cd i a g r a mo fo p t i c a lf i b e r c u r r e n ts e n s i n gs y s t e m 2 ．2 光路工作原理分析 偏振光耦合进缠绕在通电导体上的光纤传感 头后，出射光的偏振面旋转了一定的角度．设有N 匝光纤绕组，载流导线中通有稳定的电流I ，由安 培环路定律可知，载流导线在其周围空间产生的磁 感应强度的大小为 B 一豢， 1 ■，～J 、 式中鳓一4 7 t 1 0 ～T m ／A 为真空中的磁导率， I 为电流强度，R 为光纤绕组的半径．当线偏振光 通过N 匝光纤绕组时，由法拉第效应可知其偏振 面旋转的角度为 9 觇B 筹 助。N I ， 2 式中y 为V e r d e t 常数，N2 赤为导线上绕的光 纤圈数． 由式 2 可以看出对于给定的通电载流导线， 偏振面旋转的角度垆只与光纤绕组的圈数N 有关， 而与光纤绕组的半径R 无关．在实验中可以增加光 纤绕组的圈数N 来增大旋转角P ，来提高系统的灵 敏度．同时，可通过改变光纤绕组的圈数，来适应各 种不同的电流等级．偏振面旋转了9 角度的线偏振 光由偏振分束器分成2 束偏振方向相互正交的线 万方数据 第6 期李威等基于光纤传感的地铁杂散电流监测方法8 5 1 偏振光，设其正交偏振方向为E 和E 2 ，偏振分柬 器输入光矢量的振动方向为E ，在线光纤起偏器透 光轴方向E 。与E ，，E 2 成士4 5 。角，光矢量图如图5 所示．设起偏器的投射光强为尸。，不考虑光纤的损 耗，此时偏振分光镜输出的两束光的光强分别为 P 1 P oc o s 2 4 5 。一伊 一P o 1 s i n2 q ， P 2 P oC O S 2 4 5 。- - 9 P o 1 一s i n2 尹 ． 令P 爱{ 警，化简后可得 P s i n2 9 ． 3 ， 图5 光矢量图 F i g ．5L i g h tv e c t o rf i g u r e 偏振分束器输出的两路线偏振光由两光功率 计测其强度，按照上述公式间的关系进行计算即可 得到被测电流的大小．这种测量方法的结果与光源 的强度起伏及光源与探测器之间的通路的衰减变 化无关．当偏角很小时，可以利用近似式P 2 9 ，而 且当偏角小于6 。时，这个函数是线性的，线性度在 l ％以内． 高圆双折射光纤对温度较敏感，温度的变化会 使其输出的稳定性变差．当温差变化较大时，其测 量的精度会受到严重的影响，所以需对其进行温度 效应补偿．基于比较测量的光路系统能较好地解决 这一问题【9 ] ．基于比较测量法的光纤电流传感系统 引入恒定的磁场作为参考磁场，将被测电流产生的 磁场与参考磁场进行比较来得到被测电流的最终 测量结果．光路系统结构如图6 所示． 。际磊磊羽网晤司 。厂1 感头两电流广1 分柬器门处理I r 一r I L I JL JL J I 光源H 光纤耦合器H o - - _ 一lr - - - 1r - 1r ‘’1 ． 叫象霎娥嚣H 棼集蠢H 鑫茎l 图6 比较测量法光纤电流传感器原理框图 F i g ．6 S c h e m a t i cd i a g r a mo fo p t i c a lf i b e rc u r r e n t s e n s o rw i t hc o m p a r a t i v em e a s u r e m e n t 7 该传感方案采用双光路结构，用光纤耦合器将 光源的光一分为二，光路a 用于测量被测电流产生 的磁场，光路b 用于测量固定的永磁场．光路a 和 光路b 的光学结构相同，采用相同的法拉第光纤电 流传感头，可以近似认为光路的双折射是相等的． 由上述的光路工作原理可知光路a 输出为． P 一{ P 。1 9 訾 ， P 止 { P 01 一尹警 ， 其中 虿A 2 一 导 2 矿． 令P 。一瓦P a - l F P 瓦．2 ，化简后可得 P ． P s i n - A ， 4 式中P 。为光源的光强；伊为被测电流引起的法拉 第转角；艿为传感光纤中线性双折射引入的相位延 迟．当双折射较大时，△尹，则A ≈ 式 4 可变 为 P ． 驴下s i nd ． 同理可将光路b 输出为化简为 、P b 铷掣， 式中铷为永磁场引起的法拉第转角，由于两光路 的结构参数近似相等，可认为光路的双折射艿近似 相等，将式 5 和式 6 进行比较运算可得 P 生里 Pb 妒o 从上式可以看出，该系统最终输出的是一个和 电流大小成正比，而与V e r d e t 常数、双折射无关的 量．这种方法能实现对线性双折射和温度对V e r - d e t 常数影响的同时补偿，是光纤电流传感器向实 用化发展的一个新尝试．该方法理论上可以补偿外 界温度对材料V e r d e t 常数及双折射的影响，且实 施起来也比较方便，测量准确度和参考磁场的稳定 性有关．该方案的不足之处是保证2 条光路的结构 参数和传感头的参数完全相同比较困难，所以光路 的不完全对称是该系统的主要误差来源． 3 实验结果讨论 由于地铁运营的特殊环境，无法在现场进行实 验，因此该课题的研究和实验多数情况下要在实验 室里进行，通过模拟被测电流来取得一些重要的数 据和结论．地铁运行正常时，杂散电流的泄漏较小， 但在非正常状态下，例如轨道电位过高而导致轨道 电位限制器工作接地，轨道电流几乎全部泄漏到大 地，因此实验加载的电流应考虑到列车的取流电 流． 在光纤传感实验系统中偏振分束器的2 路输 万方数据 8 5 2 中国矿业大学学报第3 7 卷 出分别接入2 个光功率计进行光强的测量．测量前 需要调整传感光纤输入的偏振光与偏振分束器输 出的2 路偏振光的偏振方向的夹角为士4 5 。，调整 方法为在接入被测电流前，调节偏振控制器使偏 振分束器的2 路输出相等，两功率计的示数相同， 此时传感光纤输入的偏振光与偏振分束器输出的 2 路偏振光的偏振方向的夹角为士4 5 。．实验的光 源波长为13 1 0r i m ． 按照图4 所示的传感实验系统原理图搭建实 验系统，传感头结构采用简单的螺旋缠绕方式，不 采用比较测量方案，用电流发生器给通电导体分别 加载5 0 ，1 0 0 ，1 5 0 ，2 0 0 ，2 5 0 ，3 0 0A ，3 5 0 ，4 0 0 ，4 5 0 ， 5 0 0A 电流时，根据3 次测量的P 。，P 。的平均值分 别得到不同电流下的P 值，P 值与电流的关系曲 线如图7 所示． 0 ．1 6 O ．1 4 O ．1 2 0 ．1 0 a 0 ．0 8 0 ．0 6 0 ．0 4 0 ．0 2 05 01 0 01 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0 电流／A 图7光纤电流传感器实验结果 F i g ．7E x p e r i m e n t a lr e s u l to fo p t i c a lf i b e rc u r r e n ts e n s o r 将该曲线经最／b - 乘法直线拟合后得到传感 头为简单的螺旋形时传感系统的线性度为士 4 ．6 5 ％．虽然在实验中使用了双折射影响较小的高 圆双折射光纤，但在光纤的使用过程中由于光纤内 部的固有缺陷和光纤因弯曲、扭转、热应力等因素 所产生的双折射仍然会对系统产生一定的影响．为 了消除光纤电流传感头部分双折射的影响，分别采 用图8 所示的结构绕制光纤电流传感头． 电导体 纤绕环 a 四角形光纤电流传葱头 b 8 字形光纤电减传癌头 图8 光纤电流传感头的结构 F i g ．8 S t r u c t u r eo fo p t i c a lf i b e rc u r r e n ts e n s i n gh e a d 四角形光纤电流传感头[ 1 幻的结构中每个转 角都绕成半径为1 0m m 的环状，每个环状部分由 3 匝光纤组成，4 个臂则保持平直的几何形状．这个 结构能将弯致线性双折射集中在四方形传感元件 的4 个角上，由于4 个角中线性双折射产生的位相 延迟恰为2 丌的整数倍，而光纤探头的4 个臂围绕 待测电流形成闭合环路，它们不受线性双折射的影 响，故在输出信号中只有法拉第偏转．该传感头的 尺寸可以在一定范围内随意调整，其电流灵敏度可 以随光纤环路的增加而线性地增加．8 字形光纤电 流传感头[ 1 叩的结构是将光纤绕在一个特制的框梁 上，使其缠绕平面A ，B 每半圈交替改变9 0 。构成8 字形传感头，每个8 字形由两圈光纤组成．感应双 折射的慢轴方向平行于弯曲光纤形成的平面，快轴 则与平面垂直．由于A ，B 圈平面相互垂直且弯曲 半径相等，光纤沿相互垂直的平面交替绕圈，相当 于快、慢轴交替变化，某半圈的双折射与另一个半 圈的双折射相抵消，使总的双折射极小或接近于抵 消． 导体通电所致的电流热效应使导体周围的温 度发生变化，也会对测量结果产生一定的影响，比 较测量方案对该问题有一定的补偿效果．按照图4 所示的传感实验系统原理图和图6 所示的比较测 量方案搭建实验系统．用电流发生器给通电导体分 别加载5 0 ，1 0 0 ，1 5 0 ，2 0 0 ，2 5 0 ，3 0 0 ，3 5 0 ，4 0 0 ，4 5 0 ， 5 0 0A 电流，分别用图8 所示的传感头对电流进行 传感实验，根据3 次测量的P ，，P 的平均值分别得 到不同电流下的P 值，P 值与电流的关系曲线如 图9 所示． 0 ．1 6 O ．1 4 O ．1 2 0 ．1 0 钆O ．0 8 0 ．0 6 0 ．0 4 O ．0 2 O 电流，A a 四角形光纤电流 传蒜头的输出曲线 O ．1 6 O ．1 4 O ．1 2 0 ．1 0 Q O ．0 8 O ．0 6 0 ．0 4 O ．0 2 O1 0 0 2 0 03 0 0 4 0 05 0 0 电流，A b 8 字形光纤电流 传瘟头的输出曲线 图9 特殊结构的光纤电流传感头的输出曲线 F i g ．9O u t p u tc u r v eo fo p t i c a lf i b e rc u r r e n ts e n s o r w i t hs p e c i a lc o n s t r u c t i o n 图9 a ，b 两输出曲线是采用比较测量方案时， 传感头四角型和8 字形时光纤电流传感系统的输 出曲线．这两曲线经最小二乘法直线拟合得到的线 性度分别为- 4 - 2 ．7 7 ％和士2 ．9 7 ％．特殊结构的传感 头和比较测量方案对于抵消双折射和温度的影响 有一定的效果，系统输出曲线的线性度比传统测量 方案输出曲线的线性度有了很大的提高．从以上的 分析可知传感光纤中的线偏振光对电流感应的总 体趋势是正确的，该实验可以表明基于法拉第效应 的光纤电流传感技术在地铁杂散电流的监测中是 可行的． 万方数据 第6 期李威等基于光纤传感的地铁杂散电流监测方法8 5 3 4结论 1 将光纤传感技术引入到杂散电流的监测中 来，解决了目前杂散电流监测方法对杂散电流的扰 动评价不直观的问题，为杂散电流的监测提供了一 条新思路． 2 光路工作原理分析和实验研究表明基于法 拉第效应的光纤电流传感技术在地铁杂散电流的 监测中是可行的． 3 采用特殊结构的光纤电流传感头，运用比 较测量的方案能较好地解决系统中线性双折射和 温应对测量结果的影响．运用传统的测量方案时系 统的线性度为士4 ．6 5 ％，采用比较测量方案，传感 头为四角形和8 字形结构时的传感系统的线性度 分别为士Z ．7 7 ％和2 ．9 7 ％． 致谢本文得到了中国矿业大学青年科技基金项目 O E 0 6 0 9 9 3 的资助，特此感谢． 参考文献 [ 1 3 李威．地铁杂散电流的监测与防治[ J ] ．城市轨道 交通研究，2 0 0 3 ，6 1 4 8 - 5 2 ． L IW e i ．T h em o n i t o ra n dc o n t r o ls y s t e mo fs t r a yc u r r e n tc o r r o s i o ni nm e t r o [ J ] ．U r b a nM a s sT r a n s i t ． 2 0 0 3 ，6 1 4 8 - 5 2 ． [ 2 ] 李威，王爱兵，王禹桥．应用于地铁杂散电流腐蚀 测量的硫酸铜电极实验研究[ J ] ．中国矿业大学学 报，2 0 0 5 ，3 4 1 6 3 - 6 6 ． L IW e i 。W A N GA i - b i n g 。W A N GY u - q i a o ．R e s e a r c h o fe x p e r i m e n to nb l u e s t o n ee l e c t r o d ea p p l i e di nm e t r o s t r a yc u r r e n tc o r r o s i o nm e a s u r i n g [ J ] ．J o u r n a lo fC h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n g T e c h n o l o g y ，2 0 0 5 。3 4 1 6 3 - 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