[其他]交直流光纤电压(电场)计

说明书

本发明属于一种测量电压（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等人描述的一种用光纤、电光晶体（LN、BSO、BGO等晶体）、偏振器以及波片等构成的光纤电压（电场）计（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，具有较高的测量精度，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的光强及偏振态的变化而变化，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，实现一种既可以对交流也可对直流电压（电场）进行高精度测量的成本低的光纤电压（电场）计。

本发明的任务是以如下方式完成的，由光纤〔3〕传导的激光，经过偏振片〔6〕，透镜〔7〕后由部分反射镜〔8〕反射，其反射光经同一透镜〔7〕、偏振片〔6〕、光纤〔4〕后由光电探测器〔12〕接收，其输出信号和入射到电光晶体上的入射光光强成正比，用作对入射光进行归一处理的取样信号。透过部分反射镜〔8〕的光，经λ／8片〔9〕电光晶体〔10〕后，由全反射镜〔11〕反射沿适当偏离原来方向的方向按原路返回，并从光纤〔5〕射向光电探测器〔13〕。由于光电探测器〔12〕和〔13〕的输出信号之比不受入射光光强及偏振态变化的影响，因而提高了对直流电压（电场）的测量精度。利用光电接收器〔13〕输出信号的调制度可直接对交流电压（电场）进行高精度测量。上述方案所采用的多光纤共同透镜的方法，以及将透镜〔7〕、三条光纤设置在偏振片〔6〕的同一侧面，其目的是为了便于将全部光纤在探头同一侧面的小面积内引出，缩小探头体积，提高对电场的测量精度并便于使用。

本发明所提供的光纤电压（电场）计，其优点是测量交直流电压（电场）的精度高，测量交流电压（电场）的误差不大于±0.3％，测量直流电压（电场）的误差不大于±0.5％。由于缩小了探头的体积，减小了对电场分布的影响，从而扩大了应用范围。

附图是光纤电压（电场）计的具体方案框图。图中：1.激光器；2.透镜；3.光纤；4.光纤；5.光纤；6.偏振片；7.透镜；8.部分反射镜；9.λ／8片；10.电光晶体；11.全反射镜；12.光电探测器；13.光电探测器。

本发明的具体实施例如附图所示，由激光器〔1〕发出的光经过透镜〔2〕、光纤〔3〕、偏振片〔6〕和透镜〔7〕后，由适当倾斜的部分反射镜〔8〕反射，其反射光经透镜〔7〕、偏振片〔6〕、光纤〔4〕后由光电探测器〔12〕接收作为对入射光进行归一处理的取样信号。透过部分反射镜〔8〕的光，经λ／8片〔9〕、电光晶体〔10〕后，由适当倾斜的全反射镜〔11〕反射沿适当偏离原来方向的方向按原路线返回，并从光纤〔5〕射向光电探测器〔13〕，由光电探测器〔12〕和〔13〕的输出信号之比，可得被测直流电压（电场）的数值。利用光电探测器〔13〕输出信号的调制度可直接对交流电压（电场）进行高精度量测，在上述的方案中，偏振片〔6〕是设置在光纤〔3〕和透镜〔7〕之间，也可以设置在透镜〔7〕和部分反射镜〔8〕之间。部分反射镜〔8〕可以是特意插入的反射镜，也可以是在偏振片〔6〕和电光晶体前表面之间的任何一个由两种不同介质形成的界面，比如透镜的两个表面中的一个代替。