福州大学 电气工程与自动化学院, 福建 福州 350116
基于Pockels效应的光学电压传感器(Optical Voltage Transducer, OVT), 运行中不可避免地存在震动、元器件连接的老化与热胀冷缩等问题, 导致光学器件的相互位置产生偏移, 进而影响电光晶体的内电场分布。文中以基于会聚偏光干涉原理的110 kV纵向调制的OVT为例, 进行了仿真分析与实验研究, 发现当入射光发生±0.5°的偏移或电光晶体发生±1°的偏移时, 分别引入约0.107%和0.124%的电场积分误差。由于OVT 必须满足0.2%的准确度要求, 上述影响不容忽视。为此提出了介质包裹法, 将Al2O3陶瓷包裹在电光晶体外部, 使电场积分误差分别降低至0.001%和0.003%。实验与应用的情况表明, 介质包裹法简单、实用、有效。
光学电压传感器 Pockels效应 内电场分布 电场积分误差 optical voltage transducer (OVT) Pockels effect internal electric field distribution error of electric field integral 红外与激光工程
2017, 46(7): 0722004
1 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院光电工程系,北京 100191
2 上海科润光电技术有限公司,上海 201619
利用ZnS∶Cu电致发光粉末与环氧树脂胶混合，设计制作了一种梯形电极结构的电压传感单元，实现了电致发光电压传感器输出信号的温度漂移补偿。电致发光电压传感信号通过2根塑料光纤传输到2个硅光电探测器，并选择其开路电压作为传感器的输出信号。在同一外加电压条件下，梯形电极区域内的电场分布是不均匀的，因而不同场点的发光亮度不同。通过测量梯形电极区域内2个不同发光点的发光强度随外加电压的变化，并对两路输出电压传感信号进行数据拟合与计算，可获知被测电压的有效值，并可实现对输出信号温度漂移的补偿。在-40～60 ℃范围内，采用上述温度漂移补偿方法测量了有效值在0.7~1.5 kV范围内的工频电压，传感器输出信号的非线性误差低于1.6%，验证了该温度漂移补偿方法的有效性。
光学电压传感器 电致发光效应 高电压测量 温度漂移补偿 optical voltage sensor electroluminescent effect high voltage measurement temperature drift compensation
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院 光电工程系, 北京100191
本文综述了基于电致发光效应的光学电压传感器机理、分类及其主要特性, 分析总结了此类传感器的研究现状及其存在的主要问题, 同时提出未来研究课题的建议。电致发光型电压传感器的主要优点在于不需要载波光源, 因而可以有效避免以往光学电压器中工作光源性能不稳定所引起的传感器性能变化; 此外, 此类电压传感器结构简单、体积小、重量轻、成本低, 可以实现较高的性能价格比。今后研究的主要问题包括合理选择电压传感材料与器件、提高传感器的温度和湿度稳定性等。电致发光型电压传感器在电力工业和航空航天等领域的科学研究与实验中将具有广泛的应用前景。
光学电压传感器 电致发光效应 电致发光材料 发光二极管 optical voltage sensor electroluminescence effect electroluminescent material light-emitting diode
中国电子科技集团公司第三十八研究所, 安徽 合肥 230088
对非平衡光纤迈克耳孙干涉仪(MI)粘接在压电陶瓷块(PZT)表面的体系施加交流电压，构成光学电压传感器。PZT 产生的压电形变传递给MI，利用可调谐光纤F-P 滤波器对MI 输出光强变化进行解调，从而获得被测交流电压信号。实验结果表明，该传感器对交流电压具有良好的线性响应。同时，针对可调谐光纤F-P 滤波器的调节精度、MI 的消光比对系统探测精度的影响进行探讨。
光纤光学 光学电压传感器 迈克耳孙干涉 可调谐光纤法布里-珀罗滤波器 激光与光电子学进展
2015, 52(7): 070605
光学电压传感器是重要的电压传感仪器，因其具有独特的优势，得到了越来越广泛的应用。提出并实现了一种新型准互易反射式集成光学电压传感器， 采用基于钛扩散技术制作的Y切Z传铌酸锂直波导作为电场敏感元件；采用全数字闭环负反馈检测技术和数字滤波技术处理信号，使其具有较大的动态范围和较好的线性度，同时可分离信号中的交直流信号，方便进行温补与交流电压的测量。搭建的实验光路互易性良好，在1.4~4600 V的工频交流电压下，系统测量的最大非线性误差仅为0.35%，80~4600 V的测量变比误差小于1%。
传感器 光学电压传感器 准互易反射式 Y切铌酸锂 数字闭环负反馈 方波调制
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
介绍了一种用于测量工频电压的以Y切Z传钛扩散LiNbO3基底直波导作为敏感元件的光学电压传感器，直波导电压传感器利用Pockels效应，将直波导的固有相位差调整至接近[π2]，在不需要加1/4波片的条件下实现工频电压的线性传感。利用直波导可以直接耦合进光纤的特性，全部器件采用光纤连接，大大减少了光路空间，提高了光路的稳定性。分析了这种电压传感器的工作原理与输入输出特性，并对100~3000 V的工频电压进行了测量。初步研究了其温度特性，在-40 ℃~60 ℃的温度范围内，变比误差达到5.29%。根据理论与测量分析，这种电压传感器可以用于工频高电压的测量。
光学器件 集成光学 光学电压传感器 Y切LiNbO3波导 工频电压 激光与光电子学进展
2014, 51(2): 022301
本文针对一种新型准互易反射式光学电压传感器的光路结构, 根据环境温度变化对偏振光纤双折射的影响, 研究出一种构建较理想互易光路的方法。此方法能够在实际应用中快速精确地确定出测量光纤与补偿光纤的最佳光纤长度差, 使光路达到较好的互易性, 有效改善光路的抗干扰能力, 同时使光路获得良好的温度相关性, 对此种光路的实际应用和生产具有极大参考价值。
光学电压传感器 准互易反射式 光路补偿 方波调制 optic voltage sensor quasi-reciprocal reflective optical circuit compensation square-wave modulation
燕山大学信息科学与工程学院， 河北 秦皇岛 066004
设计了一种基于双空气孔光子晶体光纤(PCF)模间干涉的光学电压传感的实验方案。用缠绕了双孔光子晶体光纤的石英晶体作为电压传感头，在被测高压电场的作用下，双孔光子晶体光纤的长度因石英晶体的逆压电效应形变而受到调制，进而可以改变模间干涉输出两个边瓣的光强分布，对两个干涉输出边瓣进行探测实现对高电压的测量。在低压端用一个缠绕了双孔光子晶体光纤的压电陶瓷(PZT)来调整模间初始相位差，使之处于正交状态。实验结果表明，在实验室条件下能获得0.5%的测量精度，具有很好的线性度。
测量 光学电压传感器 模间干涉 逆压电效应 石英晶体 中国激光
2011, 38(11): 1105003
云南师范大学物理与电子信息学院,昆明 650092
介绍光学电压传感器的基本原理 ,简要综述国内外共同关注的几类光学电压传感器的技术动向与发展趋势 ,展望光学电压传感器研究的主流方向。
泡克尔斯效应 光学电压传感器 马赫-陈德尔干涉仪
