自适应光学电流互感器的基础理论研究
光电互感器的研究应用
２ ２ 有 源 光 流 互 感 器 ．
芯 ， 有磁饱 和、 没 铁磁 共 振 和磁滞 效 应 ； 动 态 范 围大 ， ④
有 源光 电互 感 器 系 统 框 图见 图 ２ 大 致 可 分 为 ３ ，
２１ ０ ２年 第 ４期
张 学 一 ： 电互 感 器 的研 究应 用 光
・ ９ ・ １ １
大部 分 ： 电位侧 信号采 集 处理部 分 、 电位侧 信号 处 高 低 理部 分 和高 电位侧 电源 供 电系统 。
后 ， 电互感 器从 原理性 的研究 到 实验室 样机 的试 制 ， 光 直到 ２ １世纪 的挂 网试运 行 ， 历 了大约半 个 世纪 的研 经
无源光 电互 感器 的高 压侧 不需 要供 电电源 。取 样 器一般用法 拉第 （ ａａａ ） 光效应 原理 或 晶体 的纵 向 Ｆ ｒｄｙ 磁 泡克耳斯 （ ｏｋ ｌ 效应制成 ， Ｐ ｃｅ ） ｓ 其原理框 图见图 １ 。
号 ， 转换 为光 信号 。 再
２ １ 无 源 光 电 互 感 器 ．
，
随着 电力工 业 的不断 发展 ， 电能 的测 量要 求也 在 对
不 断 提高 ， 传统 的 电磁式 互 感 器 已逐 渐显 现 出制 造 工 艺复 杂 、 可靠性 差 、 造价 高等缺 点 。鉴于传 统互 感器 所 面临 的种 种缺 点 ， 电力 系 统迫 切 需 要 能 克服 上 述 不 足 的新 型互 感器 来代 替传 统 的电磁式 互感 器 。随着光 纤 技术 、 传感 技术 和 电子技 术 的发展 ， ０世 纪 ５ ２ Ｏ年 代 以
自适应光学原理
自适应光学原理
自适应光学原理是一种新兴的技术，它可以帮助我们更好地观察星空
和地球表面。
本文将介绍自适应光学原理的定义、工作原理以及应用
领域。
1. 自适应光学原理的定义：
自适应光学原理是一种通过控制光线传播路径的技术，可以让光学装
置更适应天文、大气等环境变化，从而得到更高质量的观测结果。
2. 自适应光学原理的工作原理：
- 采集信号：先使用光学元件采集来自天文目标、地球表面等的光信号。
- 计算变形：将这些光信号与参考光信号进行比较，计算出光学元件
与参考光信号之间的变形。
- 进行调整：根据计算结果，通过电磁铁等元件对光学元件进行调整，以使其完全适应环境变化，保持最佳成像状态。
3. 自适应光学原理的应用领域：
- 天文观测：自适应光学原理可以大大提高天文望远镜的分辨率，使
得观测结果更加精确。
- 地球观测：自适应光学原理可以使得地球观测卫星等设备在大气变
化等环境下保持高精度观测结果。
- 其他领域：自适应光学原理还被广泛应用于医学成像、雷达系统等
领域。
综上所述，自适应光学原理是一项强大的技术，可以使得光学设备更
适应各种环境变化，从而得到更高质量的观测结果。
它的应用领域广泛，未来有望得到更加广泛的应用。
自适应光学的原理及应用
自适应光学的原理及应用前言自适应光学（Adaptive Optics，简称AO）是一种基于非线性的光学技术，主要用于校正光学系统中由大气湍流引起的像差。
它通过实时监测大气湍流的变化，并根据反馈控制系统对光学器件进行动态调整，从而实现高分辨率成像、激光束整形等应用。
本文将介绍自适应光学的原理及其在天文观测、激光传输、生物医学等领域的应用。
原理自适应光学的原理基于两个关键技术：波前传感器和变形反馈控制系统。
波前传感器波前传感器用于实时测量入射光的波前畸变。
它通过使用一个探测器阵列来捕获像差引起的波前畸变，然后将这些数据传送给反馈控制系统。
常见的波前传感器包括剪切方式波前传感器（Shack-Hartmann）、相位股道（Phase Retrieval）等。
变形反馈控制系统变形反馈控制系统是自适应光学中的关键部分，它通过控制光学器件的形状和位置，实时校正波前畸变。
这一过程可以通过电子控制系统来实现，其中通过接收波前传感器传送的数据，计算出控制信号，进而调整光学器件的形状和位置。
应用自适应光学在许多领域都有着广泛的应用。
以下列举了其中一些重要的应用领域。
天文观测由于大气湍流的存在，地面天文望远镜在进行观测时会受到像差的影响，限制了其分辨率。
自适应光学技术的应用可以实时校正大气湍流引起的像差，提高望远镜的分辨率。
自适应光学天文望远镜已经取得了许多突破性成果，如观测到更加清晰的星系和行星表面。
激光传输在激光传输中，大气湍流会引起激光束的畸变，导致光束发散和功率损失。
自适应光学技术可以通过实时校正激光束的波前畸变，使其尽可能维持为平面波，从而提高激光传输的效率和质量。
这对于激光雷达、激光通信等应用具有重要意义。
生物医学成像在生物医学成像中，自适应光学技术可以实时校正光学成像系统中由组织散射引起的像差，提高成像的分辨率和对比度。
该技术已经成功应用于近红外成像、眼科成像等领域，为医学诊断提供了更清晰的图像。
激光器材加工自适应光学技术还可应用于激光加工中。
空间自适应光学研究
２１ ０ １年 １ ０月
航 天返 回与 遥感
Ｓ ＡＣ ＣＲ Ｔ Ｒ Ｏ ＲＹ ＆ ＲＥ Ｐ Ｅ ＡＦ ＥＣ ＶＥ ＭＯ Ｅ Ｓ ＮＳＮＧ Ｔ Ｅ Ｉ １ ９
空问 自适应光学研究
俞信 张晓芳 胡新 奇
（ 京 理 工 大 学 光 电 学 院 ， 京 １０ ８ ） 北 北 ０ ０ １
其 未来的前 沿研 究 方 向
证 前 沿 方 向
中图分 类 号 ：Ｐ １ ３２ ｒ
文 献标 识 码 ： Ａ
文章编 号 ：０ ９ ８ １（０ ｏ — ０ ９ １ １０— ５ ８２ １）５ ０ １—０ １
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｐ ｃ ａ ｔｖ ｔｃ ｔ ｄ ｎ Ｓ ａ ｅ Ａｄ ｐ ｉ ｅ Ｏｐ ｉｓ
了令人 瞩 目的成 就 。
近 年来 ， 自适 应光 学领 域相 继 出现 了一些 新 理论 和技 术创新 ， 同时还 出现 了一些 新 的波前 传感 和波 前校 正 器 件 ， 金 字塔 波 前传 感 器 、 机 电 （ ｃｏ ｅｅｔ ｍ ｃａｉａ Ｓｓ ｍｓＭＥ ） 如 微 Ｍｉｒ—ｌｃｒ ｅｈｎｃｌ ｙｔ ， ＭＳ 变形 镜 、 晶空 间光 调 制 器 ｏ ｅ 液
摘 要 文章 阐述 了空 间成像 光 学 系统 发展 状 况 ， 示 了空 间 自适 应光 学的重要 意义 ； 揭 从误 差 源 、 术及 地 面 实验验 证 系统 四方 面探讨 了空 间 自适应 光 学的主要 研 究 内容 ． 并提 出 了
关 键 词 空 间 自适应 光 学 空 间成像 光 学 系统 误 差 系统 一 体化 建模 与仿 真 关键技 术 地 面 实验验
Ｙｕ Ｘｉ Ｚ ａ ｇ Ｘｉ ｏ ａ ｇ ｎ ｈ ｎ ａ ｆ ｎ Ｈｕ Ｘｉ ｑ ｎ ｉ
全光路像差校正自适应光学技术和双变形镜自适应光学技术研究的开题报告
全光路像差校正自适应光学技术和双变形镜自适应光学技术研究的开题报告一、研究背景及意义现代光学系统的发展越来越追求高精度、高分辨率的成像表现，但受到光学器件本身的缺陷和环境因素的影响，系统成像质量会出现一些非理想的像差。
因此，光路像差校正技术就很重要，可以提高光学系统的成像质量和性能。
全光路像差校正自适应光学技术和双变形镜自适应光学技术是当前的主要光学自适应校正技术，可以实现在可见光到红外光等多种波段的全光谱校准，提高成像质量和辨识度。
该技术的研究可以为光学系统工程提供技术支撑，实现更高精度和更多样化的光学成像和检测。
二、技术原理及实现方案1.全光路像差校正自适应光学技术全光路像差校正的理路是使用自适应光学元件来调节光路以消除像差。
该技术的实现方案是在光学系统中添加自适应光学元件，如变形镜、液晶空间光调制器等，利用电子设备对光学元件进行控制和调节，以实现自适应调节，即实时监测相机成像的图像，然后根据像差大小，向光学元件输入控制信号，让光学元件不断调整镜面形状，使得光路达到最佳，最终得到高质量的图像。
2.双变形镜自适应光学技术双变形镜自适应光学技术采用了两个变形镜，每个变形镜都在X轴和Y轴方向上都有一个变化范围，可以实现非常灵活的像差校正。
该技术的实现方案是在光束传输路径的末端追加两个变形镜，然后对这两个变形镜进行控制调节，以实现像差修正。
三、研究计划及进度安排1.技术概述和原理的分析（1个月）对全光路像差校正自适应光学技术和双变形镜自适应光学技术的概念和核心技术进行学习和研究，并分析技术原理和实现方案。
2.光学模拟仿真和性能测试（2个月）利用光学仿真软件对全光路像差校正自适应光学技术和双变形镜自适应光学技术进行模拟，对其性能进行分析和测试，并得到具体的修正效果曲线。
3.系统设计与搭建（3个月）基于光学目标的成像标准，设计全光路像差校正自适应光学技术和双变形镜自适应光学技术成像系统，根据仿真结果，开始光学元器件的选择、采购和组装，搭建相关实验平台。
自适应光学
激光引导星
为了克服引导星的限制，最有效的方法是人为制造一颗引导星，这也被称为激光导星（LGS）。大气中间层 的钠原子或一些其他位于低层大气的微粒都能够反射脉动的激光从而造成狭小的光斑。前者反射的光集中在90千 米的高度（纳共振），后者大概集中在10到20千米（瑞利漫散）。这样一个人造引导星可以离目标星无限地近， 波前传感器通过测量反射的激光来纠正来自目标星光束的波前的扭曲。
自适应光学的控制系统是一台专门的计算机，它通过分析由波前传感器采集的数据来对镜面的形状做出修正。 分析必须在极短的时间内完成（0.5到1毫秒内），不然大气情况的改变将使系统的改正因延误而产生错误。
等晕角对自适应光学系统的影响很大，当波长为2/265米时等晕角大约为20",但当波长为0.6/265米的时候, 等晕角只有5"左右，这个时候就很难在如此小的范围内找到足够亮的引导星。以上所述的情况在红外波段要比可 见波段改善许多：首先大气湍流对长波的影响较小，从而波前的扭曲较小，找一颗比较暗的引导星往往也能满足 要求；再加上红外波段的等晕角一般比较大，于是红外波段的自适应光学改正比可见波段要理想许多。
相关信息
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自适应光学（英语：Adaptive optics,AO）是一项使用可变形镜面矫正因大气抖动造成光波波前发生畸变， 从而改进光学系统性能的技术。自适应光学的概念和原理最早是在1953年由海尔天文台的胡瑞斯·拜勃库克 （Horace Babcock）提出的，但是超越了当时的技术水平所能达到的极限，只有美国军方在星球大战计划中秘密 研发这项技术。冷战结束后，1991年5月，美国军方将自适应光学的研究资料解密，计算机和光学技术也足够发 达，自适应光学技术才得以广泛应用。配备自适应光学系统的望远镜能够克服大气抖动对成像带来的影响，将空 间分辨率显著提高大约一个数量级，达到或接近其理论上的衍射极限。第一台安装自适应光学系统的大型天文望 远镜是欧洲南方天文台在智利建造的3.6米口径的新技术望远镜。越来越多的大型地面光学/红外望远镜都安装了 这一系统，比如位于夏威夷莫纳克亚山的8米口径双子望远镜、3.6米口径的加拿大-法国-夏威夷望远镜、10米口 径的凯克望远镜、8米口径的日本昴星团望远镜等等。自适应光学已经逐步成为各大天文台所广泛使用的技术，并 为下一代更大口径的望远镜的建造开辟了道路。
光学玻璃电流互感器研究进展
光学玻璃电流互感器研究进展王政平，康崇，张雪原，郑志胜，林火养（哈尔滨工程大学理学院，哈尔滨市南岗区一曼街2号，邮编：150001）曾皞阳，杨会民（中国东北电网有限公司哈尔滨超高压局）王启胜（中国联通哈尔滨分公司）摘要：介绍了电子式电流互感器分类，块状光学玻璃电流互感器(BGOCT)的基本工作原理，回顾了BGOCT 系统自身参数如反射相移、线性双折射等对BGOCT性能影响、工作环境对BGOCT系统的影响及信号处理技术方面的研究结果，并评估了可能的努力方向。
关键词：光学玻璃电流互感器；Faraday效应；反射相移；线性双折射中图分类号：TM452 文献标识码：A0. 引言随着电网电压提高到超高压、甚高压，传统的电流互感器（Current Transformer:CT）已暴露出铁心易饱和，绝缘越来越困难，绝缘费用昂贵，充油易爆等内在的缺点。
与其CT相比，电子式电流互感器（Electronic Current Transformer: ECT）具有优良的绝缘性能，无磁饱和问题，动态测量范围大，测量精度高，抗电磁干扰能力强，频率相应宽等截然相反的优点。
因而得到了各国电力行业相关部门单位的极大关注，在近年来得到不断发展。
电子电流互感器是指利用备有电子器件的光学器件、或空心线圈（带有或没有内嵌积分器）、或是带有集成负载的铁芯线圈的、独立的或配有电子器件的电流—电压转换器。
其中利用光学器件对电流传感的或传输信号的ECT称为光学电流互感器(Optical Current Transformer: OCT)。
对OCT可有不同的分类方法。
按照高压区工作单元是否需要供电，OCT 通常可分为有源型和无源型两大类；按照传感机理和传感头的具体结构，OCT又可分全光纤型、光学玻璃型、混合型、磁场传感器型和其它传感机理型[1]。
1. 块状光学玻璃型OCT工作原理光学玻璃电流互感器（Bulk Glass Optical Current Transformer: BGOCT）的基本工作原理是Faraday 效应，即加在光学介质上的外部磁场会使通过光学介质的偏振光发生偏振面的旋转的效应。
哈尔滨工业大学科技成果——电力系统自适应光学电流互感器
哈尔滨工业大学科技成果——电力系统自适应光学
电流互感器
主要研究内容
我校成功研制的“光学电流互感器”稳态测量精度为0.2级，完全满足电能计量要求；暂态测量精度小于±1%，比暂态电流互感器±10%的国际标准提高了一个数量级；挂网稳定运行25个月。
中国电机工程学会组织的成果鉴定认为：“解决了两个世界性难题，达到了国际领先水平”，标志着我校在电力系统光学传感方面具有了领先优势。
光学电流互感器挂网运行
我国电力系统，110kV以上电压等级的电流互感器每年需求量的价值高达23亿元人民币以上。
为推广该项目，在国家电网科技部的支持下，先后与四川、黑龙江、湖北、辽宁、山西等电网公司以及国家电网公司建设运行部落实了光学电流互感器挂网运行项目，66kV-500kV电压等级的共计挂网运行66台。
这样的挂网运行规模世界第1位。
目前已被国家电网公司列入重点推广项目指南中，挂网项
目总经费达到1180万元。
该项目在我国的全面推广，还可以逐渐改变我国生产传统互感器所需大量的铁和油的局面，为我国电力工业的节能减排做出贡献。
光电式电流互感器的研究
应 的解 决 办法 。 ３５ 温度 的影 响 ．
实 际应 用 中 ， 由于输 出二 次 电压 与 一次 电流 的 倒数 成 正 比 ， 在相 位上 二 者 相 差 ９。这 样需 要 在 线 路 里加 故 ０，
一
子电路处理的是电压信号， 所以在这种互感器 中通常需 要一个 积分 器把 电流 信 号变 换 为 电压 信 号 ， 因此 如何 设
计专用 的积分器 也是设 计 的一个 主要 难点 。
３４ 双折射 效应 的影 响 ．
宝一 ＝
丌 ｒ
：
所 有 的单 模光 纤 都存 在 着 线 性 双 折 射 现象 ， 这是 因 为纤芯 结 构在 折 射 率 或 者 直 径 方 面 不 会 是 完 全 的 圆 对
而对一定 的材 料来 说 ， ／ ２和 为 定 值 。从 公 式 中看 出旋
熟 和市 场 需求 的增 加 ， 内一 些有 实 力 的 集 团 和厂 家 开 国 始 和 高校 合作 ， 同研 制 。１９ 年 清华 大 学 和 中 国电 力 共 ９１
转角 ０ 与磁 场 的的大小 成正 比变化 。 （） ２ 工作原 理 图１ 为一 种无 源型光 电式 电流 互感 器 的基本 结 构 示
字信号 ， 然后驱动光 源（ 发光二极管 ～Ｄ 将数字电信号转 Ｌ ）， Ｅ
Ｒｇｗｋ线圈是 一 种 较 成 熟 的 测 量 元 件 ， ｏｏｓｉ 因其 频 率 响应好 、 确度 高 、 准 结构简 单且 成本低 廉 而被公认 为是 较
理 想 的母线 电流采样 元 件 。Ｒ ｇｗ ｋ 线 圈是 将 导线 均 匀 ｏｏ ｓｉ 绕 制在 非磁 性骨 架 上 的空 心 线 圈 ， 由于他 不 与 被ｉ 电路 贝 ４
自适应光学
凯克1号激光器
激光深入无穷的宇宙
视网膜细胞成像
空间光通信技术
自适应光学与控制
弱光61单元自适应光学系统的控制优化 • 在自适应光学系统中,波前校正残余误差主要由未 完全补偿湍流所引起的误差和系统闭环噪声组成。 基于一阶比例-积分控制器分析了弱光61单元自适 应光学系统的控制特性。在此基础上,针对非 Kolmogorov湍流情况,提出一种根据实际测量的大 气湍流波前扰动功率谱来确定系统最优控制带宽 的新方法。应用这种方法对弱光61单元自适应光 学系统的波前校正残余误差进行了分析。
自适应光学控制系统的有效带宽分 析
• 自适应光学技术用在透过大气的目标成像或激光 大气传输的光学系统中，实时校正由大气湍流扰 动引起的随机波前相位畸变，提高光束质量。由 于大气湍流的变化速度较快，要求自适应光学系 统有足够高的控制带宽。目前国际上的自适应光 学系统普遍采用简单的比例积分（ＰＩ）控制器， 并且用闭环带宽作为衡量自适应光学系统对大气 湍流校正能力的主要指标。作者认为，有必要研 究自适应光学控制系统的带宽特点，分析限制控 制系统带宽的因素，并且在不加大硬件复杂性的 情况下，研究合理的高带宽控制器。
自大气引起的波面误差由一个可变形的镜面 进行实时校正的光学技术，是一个快速增长的多学科领域，包括物理、 化学、电子和计算机科学。AO系统用于校正（形成）一束光的波前。 历史上，该系统起源于天文学和国防，它可产生高分辨率的天文 图像；更清晰的图像产生对比度的额外增益，这对天文学家也有好处， 因为这意味着他们可以探测到其他方法无法观察到的暗淡的天体。当 天文学家在努力克服大气湍流的模糊效应时，国防承包商们却关心如 何保证他们的高功率激光器的光子可正确导向，从而击毁战略目标。 最近，由于在AO组件的精密度和简单化方面的改进，研究人员 已经利用这些系统在飞秒脉冲整形、显微镜、激光通信、视力矫正以 及视网膜成像等领域取得突破。虽然这些领域相差很大，由于不需要 的时变效应的存在，这些领域都将从自适应光学系统中受益。 通常，AO系统由3部分组成：（1）波前传感器，用于测量波前 偏移，（2）可变形镜片，可改变形状以校正高度畸变的波前，及（3） 实时控制软件，用波前传感器收集到的信息计算可变形镜片应该采用 的合适的形状，以抵消畸变的波前。 •
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第25卷 第22期 中 国 电 机 工 程 学 报 Vol.25 No.22 Nov. 2005 2005年11月 Proceedings of the CSEE ©2005 Chin.Soc.for Elec.Eng.
文章编号：0258-8013（2005）22-0021-06 中图分类号：TM452 文献标识码：A 学科分类号：470⋅40
自适应光学电流互感器的基础理论研究 李岩松1，郭志忠1，杨以涵2，于文斌1，张国庆1，高 桦2 （1．哈尔滨工业大学电气工程学院，黑龙江省 哈尔滨市 150001；2．华北电力大学，北京市 昌平区102206）
RESEARCH ON THE BASIC THEORY OF ADAPTIVE OPTICAL CURRENT TRANSDUCER LI Yan-song1, GUO Zhi-zhong1, YANG Yi-han2, YU Wen-bin1, ZHANG Guo-qing1, GAO Hua2 （1. School of Electrical and Automation, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, Heilongjiang Province, China;2. North China Electric Power University, Changping District, Beijing 102206, China）
ABSTRACT: Aiming at these two severe problems OCT faced, temperature excursion and no operating stability that baffled its utility in power system, the Adaptive Optical Transducing Principle and the Solenoid Collecting Magnetic Field Optical Path are presented to solve them, after analyzing the open loop mechanism of OCT. According to IEC660044-8, the performance of AOCT is examined roundly applying the standard testing system. The results indicate that under the steady state the measurement precision of the AOCT has already reached class 0.2 and under the transient state the maximal peak instantaneous alternating current component error of the AOCT has already reached class 1. AOCT was installed in a substation in baoding city HeBei province and has been working continuously twenty five months. The operating results have shown that the AOCT designed is operated stably.
KEY WORDS: Power system; Optical current transducer (OCT); Faraday effect; Adaptive control
摘要：针对阻碍光学电流互感器（OCT）实用化的测量温漂问题和不能长期稳定运行问题，文中在分析了光学电流互感器（OCT）的开环机理后，提出了相应的解决方法——自适应光学传感原理和螺线管聚磁光路结构。以标准检测系统为平台，按照测试标准IEC60044-8对自适应光学电流互感器进行了精度检测，检测结果表明自适应光学电流互感器稳态测量精度达到了0.2级，非周期分量电流的最大峰值瞬时值误差小于±1%。安装于河北省保定市某变电站的110kV线路上的自适应光学电流互感器已经
基金项目：国家自然科学基金项目（50347023）；高等学校博士学科点专项科研基金（20030079007）。 Project Supported by National Science Foundation of China (NSFC)(50347023).
连续运行了25个月，运行结果表明，自适应光学电流互感器具有长期运行稳定性。
关键词：电力系统；光学电流互感器；法拉第磁光效应；自适应控制
1 引言
经过几十年的发展，基于法拉第磁光效应的OCT的研究已经取得了许多可喜的成果[1-3]。然而，长期以来OCT的两大世界性难题——测量温漂问题和不能长期稳定运行一直是阻碍OCT实用化的最大障碍。由于受环境温度的影响，OCT测量精度始终达不到电力系统计量要求。以往，许多研究者希望通过Faraday磁光材料品行的改善达到减小温漂影响的目的，但至今没有取得期望的突破性进展。人们也设计了巧妙的光学结构，提出了温度补偿方法[4]，但是，由于光学传感材料和光学加工不理想，不仅没有从根本上解决温漂问题，而且还引发了OCT的运行稳定性问题[5]。 块状玻璃OCT以往趋向采用双层光路结构[6]。这样做的最重要理由是完全抗电磁干扰。本文研究表明，双层光路结构并不具有完全的抗电磁干扰能力但却出现了新问题，即传感头运行稳定性降低。表现为，经过较长时间的运行之后，输出的静态工作光强明显减弱，最终失去了测量电流的功能。长期运行稳定性是OCT的另一个世界性难题。 为此，本文提出了提高OCT测量精度和运行稳定性的有效方法——自适应光学传感原理和螺线管聚磁光路结构，以此研制成功了新型的自适应光学电流互感器（AOCT）。
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.com.cn22 中 国 电 机 工 程 学 报 第25卷 2 光学电流互感器的开环机理 2.1 Faraday磁光效应数学模型 一束沿着外磁场方向在磁光材料中传播的线偏振光的偏振面在外磁场作用下发生旋转，旋转角度与磁场强度和在磁光材料中与磁场发生作用的长度以及磁光材料的性质有关，这种现象称为Faraday磁光效应。线偏振光可以分解为两个相反转动的左、右圆偏振分量[7]，这两个分量无相互作用地以不同速度n−/c、n+/c进行传播。出射后的两个分量之间仅存在相位差，合成后光仍为线偏振光，但其偏振面向对于入射光旋转了一个角度ϑ[8]
（法拉第旋转角）：
()2wLnncϑ+−=− (1) 式中 n+和n−分别为左、右旋圆偏振光的折射率，它们是有效场Hi的函数，有效场包括外磁场H和温度作用场Hv，L为传播距离。 光电转换器对于法拉第旋转角并不响应，为此，须应用马吕斯定律，将不可测的偏转角转化为可测的偏振光的光强信号[9]。由光源发出的自然光经过起偏器后成为线偏振光，入射到有外磁场作用下的磁光材料中，经过偏振分束器分成两束光，分别入射到两只光电转换器中。两只光电转换器所接收的光强分别为
1,20(12)JJϑ=±⋅ (2) 式中 J0为光源发出的基本光强。法拉第旋转角ϑ可以通过对J1、J2的运算得到。 2.2 线性双折射的数学模型 温度变化对光学电流互感器的影响不仅引起了磁光材料Verdat常数的变化，而且在磁光材料中产生了线性双折射，使得原来的线偏振光转变为椭圆偏振光，从而产生了误差[10]，反映在两只光电转换器所接收的光强由式(2)转变为
1,20sin(12)JJφϑφ′=± (3)
其中，φ 为线性双折射。 2.3 光电转换的数学模型 光电转换器将携带有被测电流信息的光信号转换为计算机可测的电信号[11]。根据光电转换器的特性，其输出方程可以用式(4)表示
0PfPPIhJhV=⋅+⋅ (4) 式中 IP为输出电流；JP为照射到光电转换器上的光通量；VP为光电转换器两端的电压。
2.4 光学电流互感器的开环机理分析 由以上数学模型构成了光学电流互感器的系统特性框图，如图1所示。从图中可以看出，在输入量I1、T和J0与输出量I2之间只有正向作用而没有反馈作用，由控制论可知，OCT的特性就是开环特性。实际上，OCT测量值是对被测电流和温度等因素的综合反映；OCT的总体测量精度取决于各个部分的精度，只有当各个部分的精度远高于总体精度，这样OCT的测量精度才可能满足实际需要[12]。事实上，这样的要求对于OCT而言是无法满足的。
pCvHTT−
1dLHlIµ⋅=⋅∫ ()2wLnnc+−− n−
n+
0sin(12)Jφϑφ−
0sin(12)Jφϑφ+
2121
12JJJJ−+ h0⋅vP hf ⋅JP sinφφ sinφϑφ ϑ I1 I2 J0 Hv Hi H + + +
+
T
图1 光学电流互感器的系统特性框图 Fig.1 The characteristic diagram of OCT
温度作用于光学传感过程后产生了双折射，导致在原法拉第旋转角ϑ上乘以一个系数sinφ /φ，这个系数无法直接测量且随温度的变化而变化。在运行环境中，变化的温度在有些时间内梯度很大，使得sinφ /φ 远大于ϑ，OCT的精度就不可能满足测量的要求了。 导致OCT测量精度不高的外因是环境温度，内因则是OCT自身的开环机理，环境温度的外因也只是由于OCT开环机理的内因才能起作用。如果OCT具有了闭环系统特性，那么环境温度对OCT测量性能也就不具有决定作用了。即OCT的开环机理才是它在实际应用中测量精度难以满足要求的根本原因。OCT在本质上是开环系统，若要实现OCT的高精度测量，就必须从外部为OCT引入新的独立变量，构成自适应光学电流传感原理，才能彻底解决OCT测量温漂的难题，从而实现OCT的实用化。
3 自适应光学电流传感原理 自适应光学电流传感原理就是从光学电流互感器与电磁式电流互感器互补的角度出发建立输出独立量关系。传感器由光学传感器和电磁式电流互感器组成，由此得到了两组相互独立的电流信号：与双折射δ 和法拉第旋光角ϑ 有关的电流、与δ 和ϑ无关的基波电流，经过自适应运算处理后，可
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