[发明专利]基于多纵模自混合效应的电压传感测量装置及方法

说明书

本分案申请涉及光学测量技术领域，具体为一种基于多纵模自混合效应的电压传感测量装置及方法，测量装置包括多纵模激光器、传感单元、振动目标、滑动装置、分光元件、光电探测器、信号预处理单元和信号处理单元，测量方法为：振动目标发生振动，多纵模激光器出射激光经传感单元后入射到振动目标上，然后再反馈回多纵模激光器谐振腔内形成自混合信号，上述过程中传感单元发生改变引起自混合信号波形改变，通过调节滑动装置使振动目标发生微移，形成在不同激光器外腔长度下的自混合信号，利用光电探测器采集不同外腔长度下的自混合信号，再利用信号预处理单元和信号处理单元进行处理，即可得出传感单元的变化，本案测量成本低、光路简单、测量精度高。

本申请为申请号201810327444.4、申请日2018年4月12日、发明名称“基于多纵模自混合效应的传感测量装置及方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种基于多纵模自混合效应的电压传感测量装置及方法。

背景技术

利用光学进行精密测量，一直是计量测量技术领域中的主要方法，目前，光学测量方法因其非接触测量、测量灵敏度高、测量精度高等优点已被成熟应用于温度测量、电压测量、磁场测量、应变测量、液体浓度测量等测量场合。

在电压测量技术领域，传统测量电压的仪器有静电电压表、球隙、电磁式电压互感器、电阻分压器以及电容分压器等，但存在绝缘难度大、体积大、价格高、动态范围小、频带窄等问题。光学电压传感器具有抗电磁干扰能力强，绝缘性腔和测量带宽高等特点，可以利用泡克尔斯效应、电光克尔效应等进行传感测量，但对被测材料的要求很高，一般要求为泡克尔斯晶体和电光晶体，且测量的稳定性受限于材料的温度特性和传感头加工工艺，同时存在制作成本较高的问题。干涉式的光学电压传感系统中，主要采用的是迈克尔逊干涉型电压检测方法和马赫-曾德尔(M-Z)型电压检测方法，但测量时传感臂和参考臂太长且不在同一通道中，系统容易受到环境干扰。

发明内容

针对现有技术中利用光学传感技术测量电压时存在的问题，本发明提供基于多纵模自混合效应的传感测量装置，能够实现电压的传感测量。

为实现测量电压的技术目的，本发明的技术方案是：

一种基于多纵模自混合效应的电压传感测量装置，包括含尾纤的多纵模激光器、传感单元、振动目标、滑动装置、分光元件、光电探测器、信号预处理单元和信号处理单元；

所述振动目标能够发生振动，且振动目标的振动面附着有反射结构；

所述传感单元包括圆柱形压电陶瓷和传感光纤，所述压电陶瓷由被测的电压源控制，所述传感光纤缠绕在压电陶瓷上；

所述多纵模激光器用于出射激光，所述多纵模激光器的尾纤与传感光纤的一端相连，所述传感光纤另一端出射的激光入射到振动目标的振动面上，经反射结构反射后沿原路反馈回多纵模激光器谐振腔内，形成激光自混合信号；

所述振动目标底部固定于滑动装置上，通过调节滑动装置能够使振动目标沿出射激光方向发生移动；

所述分光元件为耦合器，用于将激光自混合信号分束到光电探测器上；

所述光电探测器用于将接收到的激光信号转化为电信号后发送到信号预处理单元；

所述信号预处理单元用于对接收到的电信号进行预处理，所述预处理包括整形、放大、滤波；

所述信号处理单元用于对预处理后的电信号进行分析处理，获得传感单元压电陶瓷的电压。