基于Pockels效應的光電式交直流電壓傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力檢測技術領域，具體涉及一種光電式交直流電壓傳感器。
【背景技術】
[0002]長期以來，電力系統中計量和保護設備所需的一次側電壓信號主要由傳統的互感器(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。雖然傳統互感器在很長一段時間內滿足了電力系統發展的要求，然而隨著電力系統的不斷發展，發電和輸變電容量的不斷增加，電網電壓等級的不斷提高，傳統的電磁式互感器已經越來越難以滿足現代電力系統的發展要求了，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，其結構日趨復雜，造價隨電壓等級呈指數關系上升；2)動態范圍小，響應頻帶窄；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，從而導致采集數據不夠準確；5)易燃易爆，存在安全隱患。
[0003]某些各向同性的透明物質在電場作用下顯示出光學各向異性，物質的折射率因外加電場而發生變化的現象為電光效應.電光效應包括泡克耳斯(Pockels)效應和克爾(Kerr)效應。
[0004]隨著先進的光學技術和材料及通信技術的迅猛發展，近些年已經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，響應頻帶寬，抗電磁干擾能力強等優點，但由于各種加工技術和材料技術的限制，將其作用于實際高壓電網中過電壓的直接測量實現難度較大。
【實用新型內容】
[0005]有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種基于Pockels效應的光電式交直流電壓傳感器，不受環境溫度變化影響，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，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方案:
[0007]基于Pockels效應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；所述傳感器組件包括沿光路依次設置的激光準直器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有技術具有如下優點:
[0012]1.通過光電轉換技術實現交直流電壓測量，具有響應頻帶寬、測量精度高的特點。
[0013]2.采用光纖進行信號的傳輸，實現傳輸系統的光電隔離。
[0014]3.通過優化傳感器探頭內部結構，同時使用電光系數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，利用鈮酸鋰晶體Z向通光，X向加電壓研制而成，具有受環境溫度影響極小，性能穩定的特點。
[0016]5.尺寸小，便于攜帶，結構簡單，便于安裝拆卸，在測量點不需要電源供應。
【附圖說明】
[0017]圖1示出了基于Pockels效應的光電式交直流電壓傳感器的結構示意圖；
[0018]圖2示出了傳感器組件中部分光路的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為了使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，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9 ;所述傳感器組件包括沿光路依次設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效應晶體，優選為鈮酸鋰晶體，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〗軸方向通光的優點在于不存在自然雙折射，溫度對其影響很小；所述后級信號處理系統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，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.基于Pockels效應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；所述傳感器組件包括沿光路依次設置的激光準直器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通過光電探測器輸出的信號獲得待測電壓。2.如權利要求1所述的基于Pockels效應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.如權利要求1-2中任一項所述的基于Pockels效應的光電式交直流電壓傳感器，其特征在于:所述Pockels效應晶體為銀酸鋰晶體。4.如權利要求3所述的基于Pockels效應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領域，提供了一種基于Pockels效應的光電式交直流電壓傳感器，其不受環境溫度變化影響，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，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；所述傳感器組件包括沿光路依次設置的激光準直器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
【申請號】CN201520732016
【發明人】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