基于Pockels效應(yīng)的光電式交直流電壓傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于電力檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光電式交直流電壓傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]長期以來，電力系統(tǒng)中計量和保護設(shè)備所需的一次側(cè)電壓信號主要由傳統(tǒng)的互感器(主要包括電磁式電壓互感器和電容分壓式電壓互感器)提供。雖然傳統(tǒng)互感器在很長一段時間內(nèi)滿足了電力系統(tǒng)發(fā)展的要求，然而隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，發(fā)電和輸變電容量的不斷增加，電網(wǎng)電壓等級的不斷提高，傳統(tǒng)的電磁式互感器已經(jīng)越來越難以滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展要求了，它存在很多缺點:1)絕緣難度大，體積笨重，隨著電壓等級的提升，其結(jié)構(gòu)日趨復雜，造價隨電壓等級呈指數(shù)關(guān)系上升；2)動態(tài)范圍小，響應(yīng)頻帶窄；3)由于電壓互感器存在鐵芯，故可能導致鐵磁諧振，影響設(shè)備安全；4)信號的傳輸過程中也會受到電磁干擾的影響，從而導致采集數(shù)據(jù)不夠準確；5)易燃易爆，存在安全隱患。
[0003]某些各向同性的透明物質(zhì)在電場作用下顯示出光學各向異性，物質(zhì)的折射率因外加電場而發(fā)生變化的現(xiàn)象為電光效應(yīng).電光效應(yīng)包括泡克耳斯(Pockels)效應(yīng)和克爾(Kerr)效應(yīng)。
[0004]隨著先進的光學技術(shù)和材料及通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，近些年已經(jīng)有許多新課題開始著手對新型無源光纖電壓傳感器進行研究，這類光纖電壓傳感器具有測量精度高，響應(yīng)頻帶寬，抗電磁干擾能力強等優(yōu)點，但由于各種加工技術(shù)和材料技術(shù)的限制，將其作用于實際高壓電網(wǎng)中過電壓的直接測量實現(xiàn)難度較大。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種基于Pockels效應(yīng)的光電式交直流電壓傳感器，不受環(huán)境溫度變化影響，測量精度高，信號傳輸簡便，安全性高，在測量點不需要電源供應(yīng)，光纖信號傳輸過程中不受電磁干擾。
[0006]為達到上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案:
[0007]基于Pockels效應(yīng)的光電式交直流電壓傳感器，包括激光源、傳感器組件、傳輸光纖、光電探測器和后級信號處理系統(tǒng)；所述傳感器組件包括沿光路依次設(shè)置的激光準直器1、起偏器、1/4波片、晶體、檢偏器和激光準直器II，所述晶體為Pockels效應(yīng)晶體；所述激光源輸出激光光束，通過傳輸光纖親合至激光準直器I的輸入端，所述激光準直器II輸出端通過傳輸光纖耦合至光電探測器的輸入端；所述晶體為長方體，以長度方向為通光方向，晶體與通光方向垂直的上表面和下表面鍍有作為檢測電極的金屬層；用于加載待測電壓，電壓方向與通光方向垂直；所述后級信號處理系統(tǒng)的輸入端與光電探測器的輸出端電連接，通過光電探測器輸出的信號獲得待測電壓。
[0008]進一步，起偏器起偏方向與鈮酸鋰晶體通光方向呈45°夾角，檢偏器方向與起偏器垂直，1/4波片波片的光軸方向與鈮酸鋰晶體通光方向平行。
[0009]進一步，所述Pockels效應(yīng)晶體為銀酸鋰晶體。
[0010]進一步，所述起偏器為偏振分光棱鏡。
[0011]本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點:
[0012]1.通過光電轉(zhuǎn)換技術(shù)實現(xiàn)交直流電壓測量，具有響應(yīng)頻帶寬、測量精度高的特點。
[0013]2.采用光纖進行信號的傳輸，實現(xiàn)傳輸系統(tǒng)的光電隔離。
[0014]3.通過優(yōu)化傳感器探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時使用電光系數(shù)較大且靈敏度較高的鈮酸鋰晶體作為敏感，使得傳感器可以尺寸非常小。
[0015]4.基于Pockels效應(yīng)，利用鈮酸鋰晶體Z向通光，X向加電壓研制而成，具有受環(huán)境溫度影響極小，性能穩(wěn)定的特點。
[0016]5.尺寸小，便于攜帶，結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝拆卸，在測量點不需要電源供應(yīng)。
【附圖說明】
[0017]圖1示出了基于Pockels效應(yīng)的光電式交直流電壓傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2示出了傳感器組件中部分光路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本實用新型的【具體實施方式】作進一步的詳細描述。
[0020]參見圖1、2，本實施例的基于Pockels效應(yīng)的光電式交直流電壓傳感器，包括激光源7、傳感器組件、傳輸光纖、光電探測器8和后級信號處理系統(tǒng)9 ;所述傳感器組件包括沿光路依次設(shè)置并封裝在一起的激光準直器I 1、起偏器2、1/4波片3、晶體4、檢偏器5和激光準直器II 6，所述晶體4為鈮酸鋰晶體；所述激光源7輸出激光光束，通過傳輸光纖耦合至激光準直器I 1的輸入端，所述激光準直器II 6輸出端通過傳輸光纖耦合至光電探測器8的輸入端；所述晶體3為Pockels效應(yīng)晶體，優(yōu)選為鈮酸鋰晶體，所述晶體3為長方體，以長度方向為通光方向，晶體與通光方向垂直的上表面和下表面鍍有作為檢測電極的金屬層，用于加載待測電壓，電壓方向與通光方向垂直；以通光方向為Z軸，則外施電壓方向為X軸；沿〗軸方向通光的優(yōu)點在于不存在自然雙折射，溫度對其影響很??；所述后級信號處理系統(tǒng)通過光電探測器輸出的信號獲得待測電壓。
[0021]起偏器起偏方向與Z軸方向呈45°夾角，檢偏器方向與起偏器垂直，1/4波片光軸方向與晶體通光方向平行。
[0022]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
【主權(quán)項】
1.基于Pockels效應(yīng)的光電式交直流電壓傳感器，其特征在于:包括激光源、傳感器組件、傳輸光纖、光電探測器和后級信號處理系統(tǒng)；所述傳感器組件包括沿光路依次設(shè)置的激光準直器1、起偏器、1/4波片、晶體、檢偏器和激光準直器II，所述晶體為Pockels效應(yīng)晶體；所述激光源輸出激光光束，通過傳輸光纖耦合至激光準直器I的輸入端，所述激光準直器II輸出端通過傳輸光纖耦合至光電探測器的輸入端；所述晶體為長方體，以長度方向為通光方向，晶體與通光方向平行的上表面和下表面鍍有作為檢測電極的金屬層；用于加載待測電壓，電壓方向與通光方向垂直；所述后級信號處理系統(tǒng)通過光電探測器輸出的信號獲得待測電壓。2.如權(quán)利要求1所述的基于Pockels效應(yīng)的光電式交直流電壓傳感器，其特征在于:起偏器起偏方向與鈮酸鋰晶體通光方向呈45°夾角，檢偏器方向與起偏器垂直，1/4波片的光軸方向與鈮酸鋰晶體通光方向平行。3.如權(quán)利要求1-2中任一項所述的基于Pockels效應(yīng)的光電式交直流電壓傳感器，其特征在于:所述Pockels效應(yīng)晶體為銀酸鋰晶體。4.如權(quán)利要求3所述的基于Pockels效應(yīng)的光電式交直流電壓傳感器，其特征在于:所述起偏器為偏振分光棱鏡。
【專利摘要】本實用新型屬于電力檢測技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種基于Pockels效應(yīng)的光電式交直流電壓傳感器，其不受環(huán)境溫度變化影響，測量精度高，信號傳輸簡便，安全性高，在測量點不需要電源供應(yīng)，光纖信號傳輸過程中不受電磁干擾；包括激光源、傳感器組件、傳輸光纖、光電探測器和后級信號處理系統(tǒng)；所述傳感器組件包括沿光路依次設(shè)置的激光準直器Ⅰ、起偏器、1/4波片、晶體、檢偏器和激光準直器Ⅱ；所述晶體為長方體，以長度方向為通光方向，晶體與通光方向垂直的上表面和下表面鍍有作為檢測電極的金屬層；用于加載待測電壓，電壓方向與通光方向垂直；所述后級信號處理系統(tǒng)通過光電探測器輸出的信號獲得待測電壓。
【IPC分類】G01R19/00
【公開號】CN205027805
【申請?zhí)枴緾N201520732016
【發(fā)明人】賢天華, 鄭豐, 盧世才, 楊海峰, 楊健, 陳小平, 雷鳴東, 陳培龍, 韓睿, 劉通, 孫尚鵬
【申請人】中國南方電網(wǎng)有限責任公司超高壓輸電公司天生橋局, 重慶大學
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年9月21日