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
基于Pockels效应的Sagnac型光学电压互感器的传感单元是由法拉第准直旋光器和BGO晶体构成, 其中由偏振串扰引入的非线性误差是影响互感器测量精度及稳定性的主要误差来源。为了抑制传感单元存在的非线性误差, 从主要光路器件及器件间的耦合点中分析产生偏振串扰的非理想耦合点及耦合机理, 并提取表征该耦合点的误差特征参量, 建立各非理想耦合点的传输模型, 由此推导由传感单元偏振串扰引入的非线性误差模型, 数值仿真并实验验证非理想偏振耦合对互感器性能的影响。在此基础上, 提出了由BGO晶体敏感环境振动、温度波动等产生的非线性误差的抑制方法, 实验结果验证了抑制方法的有效性。
光学测量 光学电压互感器 传感单元 偏振串扰 非线性误差 optical measurement Sagnac Sagnac optical voltage sensor sensing element polarization crosstalk nonlinear error
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
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
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100191
光路系统的偏振误差极大地制约着准互易反射式光学电压互感器的准确度.借助琼斯矩阵，建立了分立光学器件及光纤熔接点的传输模型，推导出完整的电压互感器光路系统的数学模型.以此模型为基础，对电压互感器中的偏振误差进行了仿真分析.结果表明：光源偏振度、起偏器消光比及起偏器与相位调制器的对轴角度主要影响系统的检测灵敏度；法拉第准直旋光器的旋光角度、法拉第准直旋光器与BGO晶体的对轴角度误差是主要的偏振误差源，影响系统的测量准确度及稳定性；根据电子式电压互感器IEC60044-7 0.2S级标准，法拉第旋光角度误差应该小于1.6°，旋光器与BGO晶体对轴角度误差小于1.85°.该研究对准互易反射式光学电压互感器光路设计和误差抑制具有一定的参考价值和指导意义.
光学电压互感器 传输模型 琼斯矩阵 偏振误差 Optical voltage sensor Transmission model Jones matrix Polarization error
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
