非线性误差是基于Faraday效应的干涉式数字闭环光纤大电流传感器基本测量准确度的主要影响因素。考虑到传感光路中偏振交叉耦合、圆偏振态不理想等因素的影响，计算了与调制信号同频的干涉信号，得到了闭环反馈相移与被测电流之间的非线性跟踪关系。仿真结果表明：传感光纤线性双折射、1/4波片方位角及相位延迟误差、相位调制器输出尾纤偏振串音是光纤大电流传感器产生非线性误差的主要原因。需根据被测电流的动态范围相应提高相位调制器输出尾纤耦合及熔接对轴精度。通过求解光纤敏感环微分模型方程，提出了波片参数与椭圆双折射光纤拍长-螺距比的匹配条件，实现了传感器对Faraday效应的线性响应，降低了椭圆偏振传感信号造成的非线性误差。实验结果表明：采用参数匹配的1/4波片后，在6~500 kA范围内，传感器比例因子随被测电流的变化量为0.2%，相比于理想1/4波片降低了一个数量级。

采用全光纤电流传感器实现微弱电流检测，可以拓展光纤传感技术在微弱磁场检测领域的应用。在分析全光纤微电流传感器的基本原理和主要光路结构的基础上，从增加光路循环次数、提高传感光纤性能、降低系统噪声三个方面，综述了全光纤微电流传感的最新研究成果及存在问题，并展望了全光纤微电流传感器未来发展趋势。

全光纤电流传感器作为智能电网中的重要设备之一, 具有比传统电磁式互感器更显著的优势, 在高压及超高压环境中有广阔的应用前景。首先阐明了影响全光纤电流传感器灵敏度的主要因素, 综述了近年来国内外学者提高电流传感灵敏度的解决方案和研究成果; 其次着重分析一些改进型结构的全光纤电流传感器消除温度、线性双折射等对传感灵敏度影响的工作原理, 并讨论了各自主要的优缺点; 最后, 结合高灵敏度全光纤电流传感器的研究现状, 指出了其未来发展趋势。

给出了光纤电流传感器的数学模型,推导出了传感器测量准确度的数学表达式,并对系统的主要特征参数进行了分析。提出了一种在线监测方法,将环路增益值解调并实时输出,作为传感器系统的一个故障监测点。然后在此基础上,提出了环路增益稳定控制技术,使环路增益能够实现自动调整,消除了系统在长期运行时因环路增益变化对精度的影响。实验结果表明:改变前置放大器的放大倍数,在线监测的环路增益值、比值误差和相位误差均随之改变,实验结果与仿真结果一致;引入环路增益稳定控制技术后,改变前置放大器的放大倍数,在线监测的环路增益基本保持不变,且传感器的比值误差和相位误差波动也在准确度范围之内,验证了在线监测方法和环路增益稳定控制技术的有效性。

为了使基于偏振调制原理的光纤电流传感器(FOCS)的温度误差达到工程应用要求，从理论上分析了FOCS的温度误差特性，分别采用最小二乘法、BP神经网络对FOCS进行温度补偿，实现了传感器的非线性温度误差校正，两种温度补偿算法的实验结果进行对比分析。结果表明，基于神经网络算法的温度补偿结果优于最小二乘法的补偿效果。最后，利用FOCS全温实验对其进行重复性实验验证，经神经网络算法校正后，FOCS在-5 ℃~ +50 ℃范围内的温度误差均小于0.5%。

宽带光纤λ/4波片是一种特殊的变速旋转型双折射光纤。当其旋转速度由小到大逐渐增加时, 可将输入的线偏振光转换为圆偏振光, 同时具有理想的偏振变换带宽。结合全光纤电流互感器的光路模型, 分析了宽带光纤λ/4波片的特性对互感器标度因数稳定性的影响。通过在邦加球上的轨迹, 对宽带光纤波片快转端的本征态及两正交本征态间的耦合系数进行了实验研究, 测量了其随温度的变化。实验结果表明, 当波片转速变化曲线满足一定条件时, 宽带光纤λ/4波片的温度效应对电流互感器标度因数稳定性的影响小于0.2%, 远小于窄带光纤λ/4波片的影响。利用宽带光纤λ/4波片可有效提高光纤电流互感器系统的温度稳定性。

为了改善光纤电流互感器温度性能, 设计了引入保温腔体的光纤环传感头结构.在光纤环受温度扰动引起的热致相位差基础上, 推导并建立了光纤电流互感器系统输出误差离散化数学模型, 利用有限元分析软件分别建立了光纤环自身和光纤环配合保温腔体的有限元模型, 仿真分析了在不同温度载荷下, 保温腔体的热性能和采用设计的传感头光纤电流互感器的温度性能.仿真实验结果表明: 所设计的保温腔体能有效控制光纤环中各匝光纤的温度变化范围, 减缓光纤的温变速率, 均化光纤环温度场；采用设计的传感头的光纤电流互感器系统输出误差范围明显减小, 有效提高了系统测量精度.这对高精度的光纤电流互感器的制作和应用具有重要意义.

面向工业、**及重大科学研究领域超大电流在线计量的迫切需求, 提出基于光纤电流传感器量程自扩展特性实现超大电流计量标准的量值传递。基于微分琼斯矩阵方法, 建立了光纤敏感环路的数学模型, 揭示了线性双折射对传感器量程自扩展特性的影响机理, 并证明了采用椭圆双折射光纤的电流传感器具有良好的量程自扩展能力, 可通过光纤圈数对Faraday效应的比例放大作用, 利用小电流实现传感器在超大电流下的等效校准。研制了干涉式数字闭环柔性光纤电流传感器, 可在不断开载流母线的情况下直接形成敏感环路, 实现在线计量。样机性能测试结果表明: 在直流等效10 ～210 kA范围内, 样机的测量准确度优于±0.1%; 在工频额定等效25 kA条件下, 样机的比差准确度满足IEC60044-8 0.2 S级要求; 样机的带宽大于10 kHz。

提出了一种基于套嵌光纤光栅的光纤电流传感器,用二次曝光法制作的长周期光栅和 布拉格光栅套嵌而成的光纤光栅作为传感元件,在套嵌的光栅表面沉积一层高电阻镍铁合金作为 加热电极层。电流通过时对光栅区域加热,引起光栅光谱中心波长漂移,实现了高灵敏度的电流测量。 实验结果表明:所设计的光纤电流传感器电流响应灵敏度达到7.2×10-2 nm/mA, 且具有结构简单、体积小等优点,在高灵敏度的光纤电流检测领域具有广泛的应用价值。