[发明专利]基于逆压电效应和光纤光栅的全光路电压测量系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于逆压电效应和光纤光栅的全光路电压测量系统，包括宽带激光光源、电压传感器参考单元、电压传感器传感单元、传输光纤、光电探测器和末端信号显示处理系统；激光通过传输光纤将光信号送入电压传感器参考单元的输入端，电压传感器参考单元的输入端与电压传感器传感单元连接；电压传感器传感单元上设置有外加电压；电压传感器传感单元输出携带待测电压信号信息的光强信号；所述光强信号输入到光电探测器中；光电探测器将输出的光强信号转换为电压信号，电压信号通过末端信号显示处理系统生成所测外加电压数值。本发明提供的电压测量系统及方法，具有无源性，抗电磁干扰能力强、响应频带较宽、工频响应好的特点。

主权项

1.基于逆压电效应和光纤光栅的全光路电压测量系统，其特征在于：包括宽带激光光源、电压传感器参考单元、电压传感器传感单元、传输光纤、光电探测器和末端信号显示处理系统；所述宽带激光光源输出激光，所述激光通过传输光纤将光信号送入电压传感器参考单元的输入端；所述电压传感器参考单元的输出端与电压传感器传感单元连接；所述电压传感器传感单元上设置有外加电压；所述电压传感器传感单元输出携带待测电压信号信息的光强信号；所述光强信号输入到光电探测器中；所述光电探测器将输出的光强信号转换为电压信号，所述电压信号通过末端信号显示处理系统生成所测外加电压数值；所述电压传感器参考单元包括第一光环形器、第一光栅和第一压电陶瓷；所述电压传感器传感单元包括第二光环形器、第二光栅和第二压电陶瓷；所述第一光栅设置于第一压电陶瓷上；所述第一光环形器的一端通过光纤与宽带激光光源的输出端连接；所述第一光环形器的另一端与第一光栅连接；所述第二光栅设置于第二压电陶瓷上；所述第二光环形器的一端与所述第一光环形器的一端连接；所述第二光环形器的另一端与第二光栅连接；所述第二光环形器的光输出端与光电探测器的光输入端连接；所述第二压电陶瓷上施加待测电压值；所述第二光环形器与光电探测器连接；所述光电探测器得到电压传感器传感单元输出的光强信号，所述光强信号公式如下：式中，k是光经过光栅反射后其光强的损失比率，积分范围下限aa和上限bb由宽带光源所入射的激光波长范围确定，S(λB)为宽带光源的出射频谱，F1(λ)为第一光栅的反射率，F2(λ)为第二光栅的反射率。