[其他]光纤电压(电场)计

说明书

光纤电压（电场）计。本发明属于一种测量交直流电压（电场）的仪器。由于在探头内部设置反射镜对输入光强取样，用以对输入光强进行归一处理，从而可消除入射光光强及偏振态变化的影响，提高了对直流电压（电场）的测量精度。采用多光纤共透镜的方法，减少探头体积，提高了对电场测量的精度，扩大了应用范围。用本发明制成的光纤电压（电场）计，既可对交流也可对直流电压（电场）进行高精度测量，成本降低五倍。

本发明属于一种测量交直流电压（电场）的仪器。

光纤电压（电场）计用于测量电压（电场），尤其适用于电磁干扰严重，需要防爆的环境中。已有的光纤电压（电场）计，例如日本T.Yoshino等人描述的一种光纤电压（电场）计，它是用光纤、电光晶体（LN、BSO、BGO等晶体）、偏振器以及波片等构成的。（见1984年第二届国际光纤传感器论文集）。此种光纤电压（电场）计的特征是，由光纤传导的激光经过透镜进入电光晶体，受到被测电压（电场）的作用后偏振态发生变化，此光经检测系统测出随被测电压（电场）变化的信号，利用出射光的调制度与被测电压（电场）的关系，对交流电压（电场）进行测量，具有较高的量测精度，其误差小于±0.3%。由于输入激光功率及偏振态变化的影响，使进入光纤电压计探头内电光晶体的光强随入射到偏振器上的光强及偏振态的变化而变化，因此，从探头出射的光强强度不仅仅随被测电压（电场）变化，也随入射光强度及偏振态变化，因此导致对直流电压（电场）测量精度降低，以至不能实际使用。由于每一条光纤都要有一个透镜，使其探头体积增大，影响对电场的测量精度。

本发明的目的是提供一种光纤电压（电场）计，旨在促进上述问题的解决，实现一种既可对交流也可对直流电压（电场）进行高精度测量的光纤电压（电场）计，并降低成本。

本发明的任务是以如下方式完成的，在光纤电压（电场）计内部设置部分反射镜配合光纤引出光强的取样信号，以对入射到探头内的光强进行归一处理，用来消除入射光光强及偏振态变化对测量精度的影响，以提高测量精度。用多光纤共透镜的方法，以减小探头体积，提高测量精度，并降低探头成本。

本发明有两种实施方案：

方案一是在探头内部设置部分反射镜，将经过光纤、透镜和偏振棱镜之后射向电光晶体的光束的一部分反射，此反射光经原路到光纤〔14〕取出，作为对入射到电光晶体〔8〕上的光进行归一处理的取样信号。

方案二是用以输入光束、取样光束和输出光束的三条光纤共用同一个透镜来耦合光束，此三条光纤位于透镜〔21〕的前焦点附近，从探头的同一侧面引出，由激光器〔17〕发出的光经过透镜〔18〕、光纤〔19〕、偏振器〔20〕和透镜〔21〕后，由适当倾斜的部分反射镜〔22〕反射，光经原路反射到光纤〔23〕后由光电探测器〔24〕接收，作为对入射光进行归一处理的取样信号。

用本发明所制造的光纤电压（电场）计，其优点是测量交流电压（电场）的精度高，误差不大于±0.3%，而测量直流电压（电场）的精度大有提高，其误差不大于±0.5%，体积比同类产品小一个量级，减少了对电场分布的影响，从而扩大了应用范围，成本降低5倍。

附图1、2、3、4、5、6是光纤电压（电场）计的具体实施方案框图。

图1是第一种实施方案框图。

图中：1.激光器;2.透镜;3.光纤;4.透镜;5.偏振棱镜;6.λ/4波片;7.部分反射镜;8.电光晶体;9.偏振棱镜;10.透镜;11.光纤;12.光电探测器;13.透镜;14.光纤;15.光电探测器。

图2是在第一种实施方案中用1/4波片〔6〕的右表面代替部分反射镜〔7〕。

图3是在第一种实施方案中用电光晶体〔8〕的左表面代替部分反射镜〔7〕。

图4是第二种实施方案框图。

图中：17.激光器;18.透镜;19.光纤;20.偏振器;21.透镜;22.部分反射镜;23.光纤;24.电光探测器;25.λ/8波片;26.电光晶体;27.全反射镜;28.光纤;29.光电探测器。

图5是在第二种实施方案中用λ/8波片〔25〕的左表面代替部分反射镜〔22〕。