[发明专利]基于非垂直式光纤光栅的高压电场精确测量方法及装置

权利要求书

1.一种基于非垂直式光纤光栅的高压电场精确测量方法，其特征在于，通过将两条相互贴合制成的复合压电材料置于电场中，且压电材料的厚度方向与待测电场方向一致，然后通过以与复合压电材料相平行方式固定两根光纤光栅，最后通过检测两根光纤光栅中心波长差的变化，计算得到由电场导致的复合压电材料的形变差，并进而获得精确的电场强度和方向。 

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的复合压电材料的厚度方向是指：垂直于压电材料贴合面的方向；选择压电材料的放置方向使得当外加电场方向沿着此厚度方向时，压电材料具有最大的变形系数。 

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的复合压电材料中：两条压电材料为相同材料但是具有不同方向，或两种不同的材料，或一个具有压电系数而另一个不具备压电特性。 

4.根据权利要求1或4所述的方法，其特征是，所述的复合压电材料中：两条压电材料具有相同的结构参数，即两条压电材料具有相同的长度、宽度和厚度相同参数，而在贴合时其极性方向相反，即在沿厚度方向外电场作用下，两条压电材料的伸缩趋势相反。 

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的平行包括：两根光纤光栅分别设置于复合压电材料的两侧，贴合于复合压电材料的表面或与复合压电材料不相接触。 

6.一种实现上述任一权利要求所述方法的电场解调系统，其特征在于，包括：贴合式或悬臂式的电场感应装置、依次通过光纤串联的宽带光源、两个串联或并联的环形器以及光电探测器，并联的环形器的两侧各设有一个耦合器，其中：电场感应装置包括复合压电材料以及与之相平行的两根光纤光栅，两个环形器分别与电场感应装置中的两个光纤光栅的一端相连。 

7.根据权利要求6所述的电场解调系统，其特征是，所述的悬臂式电场感应装置是指：两根光纤光栅通过支架平行设置于复合压电材料的两侧且不相接触。 

8.根据权利要求6所述的电场解调系统，其特征是，所述的贴合式电场感应装置是指：两根光纤光栅直接平行贴合于复合压电材料的上下表面。 

9.根据权利要求6所述的电场解调系统，其特征是，每加1000V/m电场时，所述光纤光栅中心波长差Δλ_B＝2.2×10^-13m。