基于法拉第效应的Sagnac干涉仪型光学电流互感器可精确测量电流，因此受到广泛关注。延迟线在典型的串联型电流互感器结构中起到不可或缺的作用,其长度变化会影响系统输出，从而有可能使解调出的法拉第相移引入误差。通过对琼斯矩阵得出的理想系统输出进行理论分析与数值仿真实验，研究了延迟线长度变化对尺度因子的影响。研究结果表明，在一定条件下，延迟线长度失匹配会使尺度因子误差超过0.2%，而温度变化导致的延迟线光程变化产生的尺度因子误差不够明显。因此，建议在采用典型的串联型Sagnac结构及该解调方案时，延迟线长度最好与调制圆频率相匹配，如有特殊需求，实际长度与匹配长度的偏差不要超过50 m,或者将所有器件整合在一起,采用专用线传输。

通过采用双光纤光栅交叉结构设计的电流互感器，实现了基于方形超磁致伸缩材料和光纤 Bragg光栅的电流互感器的温度补偿，同时实现了对超磁致伸缩材料受热膨胀带来的光纤 Bragg光栅中心波长的应变漂移的补偿，提高了基于双光纤光栅的光学电流互感器的测量精度。

将超磁致伸缩材料(GMM)棒粘贴光纤布拉格光栅(FBG)的体系置于电流感应磁场中,构成光学电流互感器,用导磁材料构建磁路系统以约束并引导磁力线进入GMM。用永磁体材料建立偏置磁场以确定系统静态工作点,应用有限元分析磁路的磁场分布并设计了磁路的结构尺寸。利用粗波分复用器(CWDM)线性边带对光纤光栅交变应变解调,实现对交流电流信号的检测。实验测得偏置磁场为30 kA/m时,该系统在线性区最大可测电流为186 A,可获得4.3%的满量程精度。利用快速傅里叶变换(FFT),分析工频电流互感器不同输出信号的谐波分量,对输出信号进行质量评价。表明在线性区,互感器的输出信号基本不受GMM回滞特性和非线性特性的影响。

针对无源光学电流互感器的线性双折射问题,用琼斯矩阵分析了双折射对系统输出的影响。分析了输出光退化成圆偏振情况下光学电流互感器仍能传感电流的现象,以及输出光保持线偏振条件下系统输出电压仍受线性双折射影响的现象。分析了入射光偏转角、入射光相移与初始线性双折射对光学电流互感器输出的联合影响。结果表明,当初始双折射存在的情况下,随着入射光相移的变化,系统输出相对偏差存在极小值,且极小值对应的入射光相移随着初始双折射值而单调递增。由此提出增加入射光相移来减小初始线性双折射对系统输出影响的方法。用计算机仿真了理论计算结果,实验验证了这种方法的可行性。对改进无源光学电流互感器的性能、开发实用光学电流互感器具有参考意义。

使用偏振态分析工具,分析了偏振器性能——偏振度、消光比的不完善以及偏置角误差等因素对比较式光学电流互感器性能的影响。结果表明,由于双输入双输出的特殊传感头结构的采用,使得比较式OCT可以有效克服偏振度和消光比的不完善带来的不利影响,但是传感头的起偏器与检偏器之间的偏置角误差会对比较式OCT的性能产生较大的影响。可以采用改进工艺精确调整偏置角、增大参考直流磁场和软件修正等措施加以改进。对改进后的比较式OCT进行了实验,实验结果表明在50℃的温度变化范围内,互感器的误差变化量仅为0.7%,较之采用比较式补偿之前的误差变化量16%,温度性能得到了显著的提高。

分析了线性双折射对光学电流互感器(OCT)电压输出的影响,指出了差除和信号处理方案检测输出光信息的不完备性问题,用琼斯矩阵理论证明了差除和方案不能独立检测块状玻璃传感头中线性双折射的结论。提出了光学电流互感器的椭偏检测方案,从椭圆偏振光参量方程出发,推导了温致线性双折射、法拉第旋转角与输出椭圆偏振光椭率、倾角之间的解析式,证明了椭偏检测法对输出光信息检测的完备性,实现了温致线性双折射和待测电流的同时测量。为保证实时性,提出了输出椭圆光的三态检测方案,采用水平、垂直和45°三个偏振态的实时检偏,既克服了线性双折射的影响又实现了待测电流的实时测量,从检测原理上解决了温致线性双折射对光学电流互感器的影响。

为了对块状和点式两种典型结构的传感头的灵敏度进行比较，采用矩阵光学的方法，对影响传感头灵敏度的诸因素如线性双折射、加工角差、正交反射间垂直小段的椭偏等进行了分析，推导了块状传感头中垂直小段的椭偏单独作用时对灵敏度影响的解析式，并对各因素同时作用时的灵敏度校正因子进行了定量仿真分析。结果表明，影响灵敏度最关键的因素是材料的线性双折射。单位长度内的线性双折射增加时，点式传感头灵敏度变化不大；且当其超过一定值时，点式具有比块状更高的灵敏度。

提出了用于大电流测量的法拉第镜式光学电流互感器方案.采用琼斯矩阵分析了互易性光学量联合作用对法拉第镜式光学电流互感器输出光偏振态的影响,做了计算机仿真验证;利用椭率概念定量分析了输出偏振光的椭圆退化问题,计算了输出光椭率与互易性光学量的关系;在输出光的椭圆退化问题上与单层保偏膜式光学电流互感器方案进行了对比.结果表明,在互易性光学量联合作用的条件下,法拉第镜式光学电流互感器的输出光仍保持线偏振状态,这将改善由温度引起的互易性光学量变化对系统工作稳定性的影响.

通过计算机仿真，运用琼斯矩阵理论分析了Faraday镜预转角对法拉第镜式光学电流互感器输出光偏振态的影响．实验测量了Faraday镜实际预转角的大小，测量了外磁场的改变对Faraday镜预转角的影响．外磁场的存在和变化使Faraday镜预转角偏离初始值，并使系统输出光由理想状态下的线偏振光退化成椭圆偏振光，并引起法拉第镜式光学电流互感器工作灵敏度和稳定性的下降．提出了用电磁屏蔽解决外界磁场影响的方法．

用理论分析和计算机仿真的方法研究了环境温度变化导致的光源中心波长移动和传感头材料Verdet常量与应力双折射变化对光学电流互感器输出性能的影响．结果表明：环境温度由10℃变化到30℃时，归一化尺度因子降低了1．379%．其中光源中心波长随温度的变化对输出尺度因子的影响大于其他光学参量温度特性的影响．因此，在光学电流互感器设计中，必须采取必要的技术措施减小或补偿传感头温度特性对系统的不利影响．