1、　　隨著電力系統(tǒng)容量的增長，繼電保護系統(tǒng)的作用日益凸顯，而電流測量是電力系統(tǒng)中繼電保護、電能計量、系統(tǒng)監(jiān)測、系統(tǒng)分析的關鍵，其測量精度與可靠性直接關系到電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行。傳統(tǒng)的電磁式電流互感器具有抗電磁干擾能力差、有油易燃易爆、絕緣結構復雜、造價高、動態(tài)范圍小等缺點在一定程度上束縛了其發(fā)展和應用。光纖傳感器具有尺寸小、重量輕、靈敏度高、抗電磁干擾能力強、集傳感和傳輸于一體，易于制作和埋入材料內(nèi)部，具有對結構應力、應變、溫度

2、和磁場進行高精度測量的優(yōu)點。論文將具有磁致伸縮量大、響應頻帶寬、響應速度快的超磁致伸縮材料與光纖光柵相結合進行電流傳感系統(tǒng)設計，建立系統(tǒng)模型，分析溫度、預應力、偏置磁場對系統(tǒng)傳感特性的影響，并對其進行了實驗研究。
　　1. 根據(jù)超磁致伸縮材料的實驗數(shù)據(jù)，對GMM的磁-力-熱耦合特性進行詳細的分析，從彈性Gibbs自由能出發(fā)，在Wiss鐵磁理論、熱力學關系與J-A模型的基礎上，建立了能夠描述超磁致伸縮材料磁-熱-力耦合特性的非線性

3、模型。該模型以顯式的形式給出了磁致伸縮材料中磁致伸縮?與磁場H、磁化強度M、應力?、溫度 t?之間關系，模型中所涉及的參數(shù)均可通過實驗獲得，模型能夠準確地預測超磁致伸縮材料在不同預壓力、溫度影響下磁化強度、磁致伸縮、磁化率、壓磁系數(shù)隨外加磁場變化關系，并能夠反映材料的飽和特性與不同應力影響下的“翻轉效應”；可用于計算不同應力、溫度影響下超磁致伸縮材料的磁致伸縮特性，在工程實際中有良好的應用前景。
　　2. 運用多參數(shù)磁測試系統(tǒng)對

4、不同預應力、溫度影響下Terfenol-D棒材的磁化特性與磁致伸縮特性進行了測試，結果表明預應力對材料的磁化過程與飽和磁致伸縮特性影響明顯，預應力導致飽和磁致伸縮明顯增加，溫度對中低場區(qū)的磁化過程與磁致伸縮特性影響十分微弱，但對飽和磁化強度與飽和磁致伸縮值影響明顯。通過實驗結果與磁-力-熱耦合非線性模型的計算結果的比較表明模型能夠較好的預測應力溫度影響下超磁致伸縮材料的磁致伸縮特性。實驗結果對超磁致伸縮材料的理論研究、模型建立具有一定的

5、指導意義，為以超磁致伸縮材料為核心的傳感器、換能器的設計、優(yōu)化以及應用提供依據(jù)。
　　3. 設計了基于磁致伸縮效應和光纖腔衰蕩技術的高靈敏度電流傳感系統(tǒng)。在Jiles-Atherton模型、二次疇轉模型和光纖衰蕩技術波長解調(diào)原理的基礎上建立了電流傳感器的數(shù)學模型，模型反映了電流-應變-光纖腔衰蕩時間之間的耦合機制。對不同預應力作用下Terfenol-D棒的磁致伸縮輸出應變、衰蕩時間、系統(tǒng)靈敏度與磁場之間的變化規(guī)律進行了理論分析和

6、仿真研究，結果表明，該傳感器具有較高的靈敏度，可通過改變預應力實現(xiàn)不同量程范圍內(nèi)的電流或磁場測量，研究可為發(fā)展新型的高靈敏度電流傳感器提供理論指導。
　　4.設計了基于超磁致伸縮材料和光纖光柵的交流電流傳感系統(tǒng)。在光纖光柵應變傳感機理、超磁致伸縮材料磁-力-熱耦合非線性模型、光纖M-Z干涉儀解調(diào)原理的基礎上，建立了超磁致伸縮材料和光纖光柵的交流電流傳感系統(tǒng)模型，模型能夠反映電流-光纖光柵中心波長-光纖 M-Z 干涉儀輸出光強之間