[其他]光纖電壓(電場)計

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101985000005751
• 申請日: 1985-07-30
• 公開（公告）號: CN85105751B
• 公開（公告）日: 1988-03-16
• 發(fā)明（設計）人: 霍玉晶;彭江得;廖延彪
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 黃學信;廖元秋

光纖電壓（電場）計。本發(fā)明屬于一種測量交直流電壓（電場）的儀器。由于在探頭內部設置反射鏡對輸入光強取樣，用以對輸入光強進行歸一處理，從而可消除入射光光強及偏振態(tài)變化的影響，提高了對直流電壓（電場）的測量精度。采用多光纖共透鏡的方法，減少探頭體積，提高了對電場測量的精度，擴大了應用范圍。用本發(fā)明制成的光纖電壓（電場）計，既可對交流也可對直流電壓（電場）進行高精度測量，成本降低五倍。

本發(fā)明屬于一種測量交直流電壓（電場）的儀器。

光纖電壓（電場）計用于測量電壓（電場），尤其適用于電磁干擾嚴重，需要防爆的環(huán)境中。已有的光纖電壓（電場）計，例如日本T.Yoshino等人描述的一種光纖電壓（電場）計，它是用光纖、電光晶體（LN、BSO、BGO等晶體）、偏振器以及波片等構成的。（見1984年第二屆國際光纖傳感器論文集）。此種光纖電壓（電場）計的特征是，由光纖傳導的激光經(jīng)過透鏡進入電光晶體，受到被測電壓（電場）的作用后偏振態(tài)發(fā)生變化，此光經(jīng)檢測系統(tǒng)測出隨被測電壓（電場）變化的信號，利用出射光的調制度與被測電壓（電場）的關系，對交流電壓（電場）進行測量，具有較高的量測精度，其誤差小于±0.3%。由于輸入激光功率及偏振態(tài)變化的影響，使進入光纖電壓計探頭內電光晶體的光強隨入射到偏振器上的光強及偏振態(tài)的變化而變化，因此，從探頭出射的光強強度不僅僅隨被測電壓（電場）變化，也隨入射光強度及偏振態(tài)變化，因此導致對直流電壓（電場）測量精度降低，以至不能實際使用。由于每一條光纖都要有一個透鏡，使其探頭體積增大，影響對電場的測量精度。

本發(fā)明的目的是提供一種光纖電壓（電場）計，旨在促進上述問題的解決，實現(xiàn)一種既可對交流也可對直流電壓（電場）進行高精度測量的光纖電壓（電場）計，并降低成本。

本發(fā)明的任務是以如下方式完成的，在光纖電壓（電場）計內部設置部分反射鏡配合光纖引出光強的取樣信號，以對入射到探頭內的光強進行歸一處理，用來消除入射光光強及偏振態(tài)變化對測量精度的影響，以提高測量精度。用多光纖共透鏡的方法，以減小探頭體積，提高測量精度，并降低探頭成本。

本發(fā)明有兩種實施方案：

方案一是在探頭內部設置部分反射鏡，將經(jīng)過光纖、透鏡和偏振棱鏡之后射向電光晶體的光束的一部分反射，此反射光經(jīng)原路到光纖〔14〕取出，作為對入射到電光晶體〔8〕上的光進行歸一處理的取樣信號。

方案二是用以輸入光束、取樣光束和輸出光束的三條光纖共用同一個透鏡來耦合光束，此三條光纖位于透鏡〔21〕的前焦點附近，從探頭的同一側面引出，由激光器〔17〕發(fā)出的光經(jīng)過透鏡〔18〕、光纖〔19〕、偏振器〔20〕和透鏡〔21〕后，由適當傾斜的部分反射鏡〔22〕反射，光經(jīng)原路反射到光纖〔23〕后由光電探測器〔24〕接收，作為對入射光進行歸一處理的取樣信號。

用本發(fā)明所制造的光纖電壓（電場）計，其優(yōu)點是測量交流電壓（電場）的精度高，誤差不大于±0.3%，而測量直流電壓（電場）的精度大有提高，其誤差不大于±0.5%，體積比同類產(chǎn)品小一個量級，減少了對電場分布的影響，從而擴大了應用范圍，成本降低5倍。

附圖1、2、3、4、5、6是光纖電壓（電場）計的具體實施方案框圖。

圖1是第一種實施方案框圖。

圖中：1.激光器;2.透鏡;3.光纖;4.透鏡;5.偏振棱鏡;6.λ/4波片;7.部分反射鏡;8.電光晶體;9.偏振棱鏡;10.透鏡;11.光纖;12.光電探測器;13.透鏡;14.光纖;15.光電探測器。

圖2是在第一種實施方案中用1/4波片〔6〕的右表面代替部分反射鏡〔7〕。

圖3是在第一種實施方案中用電光晶體〔8〕的左表面代替部分反射鏡〔7〕。

圖4是第二種實施方案框圖。

圖中：17.激光器;18.透鏡;19.光纖;20.偏振器;21.透鏡;22.部分反射鏡;23.光纖;24.電光探測器;25.λ/8波片;26.電光晶體;27.全反射鏡;28.光纖;29.光電探測器。

圖5是在第二種實施方案中用λ/8波片〔25〕的左表面代替部分反射鏡〔22〕。