本实用新型专利技术提供了一种光学电场传感器及电场测量装置，光学电场传感器包括：激光发射单元、集成探头、保偏光纤分束器和平衡探测器，激光发射单元用于发出线性偏振光；集成探头输入端通过输入光纤与激光发射单元输出端连接；保偏光纤分束器输入端A端口通过输出光纤与集成探头输出端连接，保偏光纤分束器输出端包括B端口和C端口，保偏光纤分束器对线性偏振光的正交偏振态进行解调；平衡探测器，其输入端包括第一端口和第二端口，第一端口与B端口连接，第二端口与C端口连接，平衡探测器用于接收保偏光纤分束器输出的光信号，并将其转变为电信号。本实用新型专利技术的光学电场传感器在提高灵敏度的同时减小传感器体积、充分满足狭小区域电场测量需求。测量需求。测量需求。
【技术实现步骤摘要】
光学电场传感器及电场测量装置
[0001]本技术涉及电场测量
，具体涉及一种光学电场传感器及电场测量装置。
技术介绍
[0002]电场测量技术在电气工程领域具有重要应用，包括电晕电场测量、输电线路电磁环境监测、电力设备电场分布校核等。电场测量时通常使用光学电场传感器，光学电场传感器采用晶体材料作为传感介质，基于Pockels效应(Pockels effect，指光介质在恒定或交变电场下产生光的双折射效应，该效应是一种线性电
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光效应，其折射率的改变和所加电场的大小成正比)，实现对电场的测量。由于光学电场传感器具备全绝缘结构、宽测量频带、大动态方位等显著优势，具有广阔的应用前景。
[0003]在工程应用中，例如对变压器绕组内部等狭小区域的电场进行测量时，需要光学电场传感器具有可布置于绕组内的小体积，同时兼顾有较高的电场测量灵敏度。但是，由于光学电场传感器的测量灵敏度直接由电光晶体的尺寸决定，电光晶体的尺寸越大、灵敏度越高，反之电光晶体的尺寸越小、灵敏度越低。因此，现有的光学电场传感器存在小体积与高灵敏度难以同时兼顾的问题，不能满足变压器绕组内部等狭小区域的电场测量需求。
技术实现思路
[0004]因此，本技术要解决的技术问题在于现有技术中的光学电场传感器存在小体积与高灵敏度难以同时兼顾、不能满足狭小区域电场测量需求的缺陷，从而提供一种在提高灵敏度的同时减小传感器体积、充分满足狭小区域电场测量需求的光学电场传感器及电场测量装置。
[0005]为了解决上述问题，本技术提供了一种光学电场传感器，包括：
[0006]激光发射单元，用于发出线性偏振光；
[0007]集成探头，其输入端通过输入光纤与所述激光发射单元的输出端连接；
[0008]保偏光纤分束器，其输入端A端口通过输出光纤与所述集成探头的输出端连接，所述保偏光纤分束器的输出端包括B端口和C端口，所述保偏光纤分束器用于对所述输出光纤输出的线性偏振光的正交偏振态进行解调；
[0009]平衡探测器，其输入端包括第一端口和第二端口，所述第一端口与所述B端口连接，所述第二端口与所述C端口连接，所述平衡探测器用于接收所述保偏光纤分束器输出的光信号，并将其转变为电信号。
[0010]作为光学电场传感器的优选技术方案，所述输入光纤包括第一保偏光纤，所述输出光纤包括第二保偏光纤，所述第一保偏光纤的输入端与所述激光发射单元的输出端连接，所述第一保偏光纤的输出端与所述集成探头的输入端连接，所述第二保偏光纤的输入端与所述集成探头的输出端连接，所述第二保偏光纤的输出端保偏光纤分束器的输入端A端口连接。
[0011]作为光学电场传感器的优选技术方案，所述第一保偏光纤和所述第二保偏光纤为单模光纤。
[0012]作为光学电场传感器的优选技术方案，所述集成探头包括依次连接的反射镜、电光晶体、1/8波片和双光纤准直器，所述双光纤准直器的输入端与所述第一保偏光纤的输出端连接，所述双光纤准直器的输出端与所述第二保偏光纤的输入端连接。
[0013]作为光学电场传感器的优选技术方案，所述电光晶体的晶体材料为硅酸铋或锗酸铋或铌酸锂。
[0014]一种电场测量装置，包括控制系统和如上述的光学电场传感器，所述控制系统的输入端与所述光学电场传感器的平衡探测器的输出端连接。
[0015]作为电场测量装置的优选技术方案，所述控制系统包括信号采集模块、通讯模块和信号处理模块，所述信号采集模块的输入端与所述平衡探测器的输出端连接，所述信号处理模块的输入端与所述信号采集模块的输出端连接，所述通讯模块的输入端与所述信号处理模块的输出端连接。
[0016]本技术技术方案，具有如下优点：
[0017]1.本技术提供的光学电场传感器，包括激光发射单元、集成探头、保偏光纤分束器和平衡探测器，激光发射单元用于发出线性偏振光；集成探头，其输入端通过输入光纤与激光发射单元的输出端连接；保偏光纤分束器，其输入端A端口通过输出光纤与集成探头的输出端连接，保偏光纤分束器的输出端包括B端口和C端口，保偏光纤分束器用于对输出光纤输出的线性偏振光的正交偏振态进行解调；平衡探测器，其输入端包括第一端口和第二端口，第一端口与B端口连接，第二端口与C端口连接，平衡探测器用于接收保偏光纤分束器输出的光信号，并将其转变为电信号。本技术的光学电场传感器，通过设置激光发射单元、集成探头、保偏光纤分束器和平衡探测器，利用电光晶体中传播光束的两个正交偏振模中的电场信息，显著提升传感器的测量灵敏度，并且利用保偏光纤分束器对输出光纤中光束的正交偏振态进行解调，不在传感器部分引入额外的光学元件，在提高灵敏度的同时减小传感器体积，可充分满足狭小区域的电场测量需求，适用性强。
[0018]2.本技术提供的光学电场传感器，输入光纤包括第一保偏光纤，输出光纤包括第二保偏光纤，第一保偏光纤和第二保偏光纤为单模光纤。单模光纤只存在一种传输模式，即，只有一种偏振方向的光可以在光纤中传播，传输损耗和传输色散较小，通过将输入光纤和输出光纤均设置为单模光纤，使得光束通过单模偏振光纤后会成为具备特定偏振方向的线偏振光，相当于实现了对光束的起偏功能，相比于现有的贯通式传感器和反射式传感器，可替代实现其中起到起偏作用的起偏器和检测偏振态的检偏器，减少了器件的数量，从而减小了传感器的体积。
[0019]3.本技术提供的电场测量装置，包括控制系统和如上述的光学电场传感器，由于包括上述的光学电场传感器，使得电场测量装置具有光学电场传感器的有益效果，在此不再赘述。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述
中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本技术的光学电场传感器的结构示意图；
[0022]图2为本技术的光学电场传感器的集成探头的结构示意图；
[0023]图3为本技术的光学电场传感器的原理示意图；
[0024]图4为本技术的光学电场传感器的标定曲线；
[0025]图5为本技术的电场测量方法的流程示意图。
[0026]附图标记说明：
[0027]1、激光发射单元；2、集成探头；21、反射镜；22、电光晶体；23、1/8波片；24、双光纤准直器；3、保偏光纤分束器；31、A端口；32、B端口；33、C端口；4、平衡探测器；41、第一端口；42、第二端口；5、第一保偏光纤；6、第二保偏光纤。
具体实施方式
[0028]下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光学电场传感器，其特征在于，包括：激光发射单元(1)，用于发出线性偏振光；集成探头(2)，其输入端通过输入光纤与所述激光发射单元(1)的输出端连接；保偏光纤分束器(3)，其输入端A端口(31)通过输出光纤与所述集成探头(2)的输出端连接，所述保偏光纤分束器(3)的输出端包括B端口(32)和C端口(33)，所述保偏光纤分束器(3)用于对所述输出光纤输出的线性偏振光的正交偏振态进行解调；平衡探测器(4)，其输入端包括第一端口(41)和第二端口(42)，所述第一端口(41)与所述B端口(32)连接，所述第二端口(42)与所述C端口(33)连接，所述平衡探测器(4)用于接收所述保偏光纤分束器(3)输出的光信号，并将其转变为电信号。2.根据权利要求1所述的光学电场传感器，其特征在于，所述输入光纤包括第一保偏光纤(5)，所述输出光纤包括第二保偏光纤(6)，所述第一保偏光纤(5)的输入端与所述激光发射单元(1)的输出端连接，所述第一保偏光纤(5)的输出端与所述集成探头(2)的输入端连接，所述第二保偏光纤(6)的输入端与所述集成探头(2)的输出端连接，所述第二保偏光纤(6)的输出端保偏光纤分束器(3)的输入端...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊星，
申请(专利权)人：北京旭正涵风信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：
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