为研究光学器件对全光纤电流互感器温度稳定性的影响, 分析了起偏器、直波导相位调制器、延时光纤线的偏振串扰对全光纤电流互感器的精度的影响。对每种光学器件, 在其环境温度变化范围为-40～+70 ℃时, 测试了起偏器输出光消光比变化, 以及直波导相位调制器、延时光纤线的偏振串音变化情况; 也测试了对应的全光纤电流互感器的精度变化情况。测试结果表明, 直波导相位调制器、延时光纤线因环境温度变化引起的偏振串扰会引起全光纤电流互感器的精度变化, 其中直波导相位调制器是决定全光纤电流互感器的温度稳定性的关键器件。

全光纤电流互感器由光纤本身做传感器件，以光信号作为传输载体，而由于光纤容易受到温度影响而发生微小形变，因此会导致光信号在传播过程中发生偏振态改变。分析了1/4波片和光纤传感环两个关键光纤器件受温度影响情况，并对测量结果进行优化处理。采用保偏光纤制作的1/4波片，线偏振光的相位延迟会因温度的变化而改变，光纤传感环的维尔德常数也受环境温度的影响。在分析两器件的温度特性的基础上提出了温度补偿优化方案，并兼容原有光路中器件，设计了光纤双折射温度传感器，用于对温度产生的误差二次补偿。通过实验验证，互感器从比差值在温度为70~40 ℃时最大变化范围为0.417%~0.335%下降到[±0.15%]，满足国标小于[±0.2%]要求。基于该技术方案的产品通过第三方权威机构的检验并长时间在变电站工程应用，设备运行稳定，测量准确，验证了方案的可行性和正确性。

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。

为了降低传感光纤的线双折射对全光纤电流互感器测量准确度的影响, 将旋转高双折射(SHB)光纤作为互感器的传感光纤。根据琼斯矩阵, 建立了互感器数学模型。研究了平面镜和法拉第旋转镜对基于SHB光纤的反射干涉式互感器测量准确度的影响, 分析了SHB光纤的旋转比与互感器抗温度扰动能力之间的关系, 讨论了使用光纤1/4波片对基于SHB光纤的互感器进行误差补偿的方案。结果表明, 在平面镜式互感器中, 采用谐波相除法、闭环信号调制法可以消除SHB光纤的长度敏感性。当旋转比大于30时, 在-40~60 ℃温度范围内, 标度因数的变化小于0.2%。在相同条件下,法拉第旋转镜式互感器中SHB光纤所需的最小旋转比为3.4, 可见法拉第旋转镜提高了互感器的温度稳定性, 选择合适的1/4波片可以补偿由SHB光纤线双折射引起的互感器标度因数温度误差。

商用化的全光纤电流互感器(FOCT)的误差一般要求小于0.2%，传感头是决定该类传感器测量准确度的关键因素。论述了FOCT的光路结构、工作原理及研制难点，分析了传感头对FOCT性能的影响，并对传感头的设计、制作及封装制作工艺进行了深入研究。通过选择合适的材料和工艺方法，可避免各种负面效应对FOCT的不利影响，获得具备优异的环境适应性、可靠性和稳定性的传感头，试验结果表明，通过该方法实际制作出的传感头提高了FOCT的性能，使其满足了0.2 S级测量用电子式电流互感器的准确度要求。

提出了一种基于全光纤电流传感器的3×3光纤耦合器相位差测量方法。根据萨格奈克干涉仪的原理得到电流传感器的预测响应与耦合器端口之间相位差及干涉对比度这两个参数的关系。通过比较光纤电流传感器的实际测量响应和不同组参数的预测响应之间的误差平方和建立目标函数，并利用优化算法获得使误差函数最小的一组光纤耦合器相位差和对比度参数。采用该方法对一商用3×3光纤耦合器进行了实验研究，实验结果与理论估计基本吻合。

分析了全光纤电流互感器(AFOCT)光纤元件的双折射来源和影响,针对其应力加载特征,提出一种适用于系统的光纤双折射参数测量方法.测量基于研究双折射对偏振态的调制情况,在邦加球上分析传输光偏振态随不同光程的演化轨迹,可获得待测光纤椭圆双折射参数,相对误差在2.85%以内.验证实验说明基于测量结果的变比估计相对偏差1.08%.该方法准确度优于传统方法,装置结构简单易于实现.由传感光纤双折射测量结果可推导AFOCT系统的变比,也可作为温度、振动补偿实验的依据.本方法可作为设计制作AFOCT系统过程中的一个有力的参考.

介绍了一种采用新型调制解调方案的全光纤电流互感器。该方案采用归零方波调制相位调制器，以正弦波信号作为本振信号实现模拟相干解调，对采样信号做数字信号处理(有限脉冲响应滤波、滑动平均滤波)完成阶梯波反馈补偿并实现电流闭环检测。对实验结果的分析表明，该方案能实现大电流闭环检测，在室温条件下、额定电流1000 A 时达到IEC 60044-8:2002标准0.2级，具有实际应用价值。

为了解决传感光纤的弯曲、扭转以及外界工作环境的变化导致全光纤电流传感器测量精度降低的问题, 提出了一种基于输出椭圆偏振光长轴斜率的全光纤电流传感器温度补偿方法。论证了椭圆偏振光长轴斜率能够反应输出椭圆偏振光的光椭率的大小, 利用TMS320F28335和对应算法求出斜率, 实验中使用输出椭圆偏振光长轴斜率对传感器进行修正并进行了实际测量。结果表明, 基于该修正方法的测量系统, 实现了在单次变温条件20℃~60℃内变化时测量结果偏差满足0.2s。这一结果对全光纤实用化研究是有帮助的。

阐述了反射式Sagnac干涉型电流互感器的原理，对Sagnac型光纤电流互感器进行了深入的理论研究，建立了完整的系统理论模型；对影响互感器测量准确度的各种因素进行了全面的理论分析和仿真研究，得到了这些影响因素对系统响应的作用规律。利用偏振系统的琼斯矩阵对反射式Sagnac干涉型电流互感器的偏振误差进行了研究，并对光纤传感头中的线性双折射、圆双折射对测量准确度的影响进行了模拟分析，从理论上得到了反映影响规律的曲线。从仿真结果来看，传感头中大量的圆双折射可以有效地抑制线性双折射对光纤电流互感器测量准确度的影响。