[其他]交直流光纖電壓(電場)計

無效

• 申請號: 85203104
• 申請日: 1985-07-30
• 公開（公告）號: CN85203104U
• 公開（公告）日: 1986-06-25
• 發明（設計）人: 霍玉晶;彭江得;廖延彪
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R29/08;G01R29/12
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 黃學信,廖元秋

本發明屬于一種測量電壓（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等人描述的一種用光纖、電光晶體（LN、BSO、BGO等晶體）、偏振器以及波片等構成的光纖電壓（電場）計（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過透鏡進入電光晶體，受到被測電壓（電場）的作用后偏振態發生變化，此光經檢測系統測出隨被測電壓（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，具有較高的測量精度，其誤差小于±0.3％。由于輸入激光功率及偏振態變化的影響，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的光強及偏振態的變化而變化，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，實現一種既可以對交流也可對直流電壓（電場）進行高精度測量的成本低的光纖電壓（電場）計。

本發明的任務是以如下方式完成的，由光纖〔3〕傳導的激光，經過偏振片〔6〕，透鏡〔7〕后由部分反射鏡〔8〕反射，其反射光經同一透鏡〔7〕、偏振片〔6〕、光纖〔4〕后由光電探測器〔12〕接收，其輸出信號和入射到電光晶體上的入射光光強成正比，用作對入射光進行歸一處理的取樣信號。透過部分反射鏡〔8〕的光，經λ／8片〔9〕電光晶體〔10〕后，由全反射鏡〔11〕反射沿適當偏離原來方向的方向按原路返回，并從光纖〔5〕射向光電探測器〔13〕。由于光電探測器〔12〕和〔13〕的輸出信號之比不受入射光光強及偏振態變化的影響，因而提高了對直流電壓（電場）的測量精度。利用光電接收器〔13〕輸出信號的調制度可直接對交流電壓（電場）進行高精度測量。上述方案所采用的多光纖共同透鏡的方法，以及將透鏡〔7〕、三條光纖設置在偏振片〔6〕的同一側面，其目的是為了便于將全部光纖在探頭同一側面的小面積內引出，縮小探頭體積，提高對電場的測量精度并便于使用。

本發明所提供的光纖電壓（電場）計，其優點是測量交直流電壓（電場）的精度高，測量交流電壓（電場）的誤差不大于±0.3％，測量直流電壓（電場）的誤差不大于±0.5％。由于縮小了探頭的體積，減小了對電場分布的影響，從而擴大了應用范圍。

附圖是光纖電壓（電場）計的具體方案框圖。圖中：1.激光器；2.透鏡；3.光纖；4.光纖；5.光纖；6.偏振片；7.透鏡；8.部分反射鏡；9.λ／8片；10.電光晶體；11.全反射鏡；12.光電探測器；13.光電探測器。

本發明的具體實施例如附圖所示，由激光器〔1〕發出的光經過透鏡〔2〕、光纖〔3〕、偏振片〔6〕和透鏡〔7〕后，由適當傾斜的部分反射鏡〔8〕反射，其反射光經透鏡〔7〕、偏振片〔6〕、光纖〔4〕后由光電探測器〔12〕接收作為對入射光進行歸一處理的取樣信號。透過部分反射鏡〔8〕的光，經λ／8片〔9〕、電光晶體〔10〕后，由適當傾斜的全反射鏡〔11〕反射沿適當偏離原來方向的方向按原路線返回，并從光纖〔5〕射向光電探測器〔13〕，由光電探測器〔12〕和〔13〕的輸出信號之比，可得被測直流電壓（電場）的數值。利用光電探測器〔13〕輸出信號的調制度可直接對交流電壓（電場）進行高精度量測，在上述的方案中，偏振片〔6〕是設置在光纖〔3〕和透鏡〔7〕之間，也可以設置在透鏡〔7〕和部分反射鏡〔8〕之間。部分反射鏡〔8〕可以是特意插入的反射鏡，也可以是在偏振片〔6〕和電光晶體前表面之間的任何一個由兩種不同介質形成的界面，比如透鏡的兩個表面中的一個代替。