[其他]光纖電壓(電場)計

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85105751
• 申請日: 1985-07-30
• 公開（公告）號: CN85105751B
• 公開（公告）日: 1988-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 霍玉晶;彭江得;廖延彪
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R29/08;G01R29/12;G01R13/40
• 代理公司: 清華大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 黃學(xué)信,廖元秋

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(yán)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(gòu)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(dǎo)的激光經(jīng)過透鏡進(jìn)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(diào)制度與被測電壓（電場）的關(guān)系，對交流電壓（電場）進(jìn)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(jìn)入光纖電壓計探頭內(nèi)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(dǎo)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(jìn)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(jìn)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(wù)是以如下方式完成的，在光纖電壓（電場）計內(nèi)部設(shè)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(nèi)的光強進(jìn)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(nèi)部設(shè)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(jìn)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(cè)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(dāng)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(jìn)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(yīng)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〕。

圖6是在第二種實施方案中用電光晶體〔26〕的左表面代替部分反射鏡〔22〕。

下面將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的兩種實施方案。