[發(fā)明專利]高壓電場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510482085.6
• 申請(qǐng)日: 2015-08-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105021901A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊慶;孫尚鵬;司馬文霞;袁濤;楊鳴;韓睿;劉通;何彥霄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R29/08
• 分類號(hào): G01R29/08
• 代理公司: 北京匯澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11228
• 代理人: 武君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高壓電場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法。

背景技術(shù)

高電壓強(qiáng)電場(chǎng)下的測(cè)量技術(shù)一直是高壓工程的重要領(lǐng)域。電場(chǎng)測(cè)量技術(shù)在電暈放電、局部放電、間隙閃絡(luò)、電磁環(huán)境等問(wèn)題的研究有廣泛的應(yīng)用需求。從實(shí)際操作出發(fā)，主要分為工頻電場(chǎng)、操作波電場(chǎng)、雷電沖擊電場(chǎng)和VFTO電場(chǎng)等場(chǎng)的測(cè)量。不難發(fā)現(xiàn)，高壓環(huán)境電磁場(chǎng)測(cè)量具有以下特征：1)電場(chǎng)測(cè)量點(diǎn)多位于高電位和強(qiáng)場(chǎng)區(qū)域。要求測(cè)量系統(tǒng)的傳感器探頭部分與后級(jí)信號(hào)處理部分有很好的隔離；2)瞬變脈沖電磁場(chǎng)幅值高、變化快。要求測(cè)量系統(tǒng)必須具有很好的響應(yīng)速度，具有很寬的頻率響應(yīng)范圍。3)盡可能小的體積，以減小傳感器對(duì)被測(cè)電磁場(chǎng)的影響。因此，研究開(kāi)發(fā)一套具有可靠隔離、強(qiáng)抗干擾能力、高頻率響應(yīng)帶寬和具有小體積探頭的電磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)是非常有意義的。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種高壓電場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，隔離可靠，具有強(qiáng)抗干擾能力、高頻率響應(yīng)帶寬。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

高壓電場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)，包括激光源、電場(chǎng)傳感器、傳輸光纖、光電探測(cè)器和后級(jí)信號(hào)處理系統(tǒng)，所述激光源輸出激光光束，通過(guò)傳輸光纖耦合至電場(chǎng)傳感器的輸入端，激光光束在電場(chǎng)傳感器經(jīng)過(guò)電場(chǎng)調(diào)制，然后通過(guò)傳輸光纖傳送至光電探測(cè)器，所述光電探測(cè)器將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，后級(jí)信號(hào)處理系統(tǒng)通過(guò)電壓信號(hào)獲得電場(chǎng)強(qiáng)度。

進(jìn)一步，所述電場(chǎng)傳感器包括沿光路依次設(shè)置的激光準(zhǔn)直器Ⅰ、起偏器、1/4波片、晶體、檢偏器和激光準(zhǔn)直器Ⅱ，所述激光準(zhǔn)直器Ⅰ的光輸入端通過(guò)光纖與激光源的光輸出端連接，所述激光準(zhǔn)直器Ⅱ的光輸出端通過(guò)光纖與光電探測(cè)器的光輸入端連接。

進(jìn)一步，所述晶體為L(zhǎng)iNbO₃晶體。

進(jìn)一步，所述晶體的上表面和下表面鍍有作為檢測(cè)電極的金屬層真空鍍金層。

進(jìn)一步，所述光電探測(cè)器通過(guò)下式將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)：

Vout=a+bsin(πEπE);]]>

上式中，a是輸出電壓的直流分量，b為光電傳感單元感應(yīng)電壓的比例系數(shù)，E_π為半波電壓，E為電場(chǎng)強(qiáng)度。

進(jìn)一步，后級(jí)信號(hào)處理系統(tǒng)通過(guò)下式獲得電場(chǎng)強(qiáng)度：

E=801×(arcsinVo-732.15653.72)-352.37(kV/m);]]>

上式中，V₀為光電探測(cè)器輸出的電壓信號(hào)值。

本發(fā)明還提供一種上述高壓電場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，包括如下步驟：

1)激光源輸出激光光束，通過(guò)傳輸光纖耦合至電場(chǎng)傳感器的輸入端；

2)激光光束在電場(chǎng)傳感器經(jīng)過(guò)電場(chǎng)調(diào)制，然后通過(guò)傳輸光纖傳送至光電探測(cè)器；

3)所述光電探測(cè)器將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；

4)后級(jí)信號(hào)處理系統(tǒng)通過(guò)電壓信號(hào)獲得電場(chǎng)強(qiáng)度。

進(jìn)一步，所述步驟3)中，光電探測(cè)器通過(guò)下式將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)：