【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及压电陶瓷性能的测量领域，具体涉及一种用于测量压电陶瓷调制器的测量装置和方法。
技术介绍
1、随着电力系统的发展，电流互感器作为电力系统中重要的设备，其性能的稳定性和精确度直接影响到电力系统运行的安全性及电网的经济效益。传统的电磁式电流互感器只能够满足交流电流测量的基本需求，但是无法测量直流电流的变化。近年来，基于法拉第效应的光纤电流互感器可以直接测量直流电流，而且因其抗电磁干扰、耐高温、耐腐蚀等优点，受到了广泛关注，已经实现了工业应用。
2、在目前的全光纤电流互感器中，基于管状或者环状的压电陶瓷调制器，是传输光路的关键部件，在全光纤电流互感器中起着重要作用。载有法拉第调制信息的光信号经过压电陶瓷调制器后，可以产生一系列以调制频率为基础的高次谐波，通过对这些谐波的数据处理，可以直接获取被测电流的数值，因此压电陶瓷的性能，直接影响到测量数据的精度。目前生产压电陶瓷的厂家很多，材料类型不完全相同，结构尺寸也有差异，因此，对于不同厂家不同材料以及不同批次的压电陶瓷管的参数进行测量，是制作压电陶瓷调制器的一项基础工作。而且，把光纤绕制在压电陶瓷上，其松紧程度以及绕制长度有一定的差别，将影响全光纤电流互感器的性能一致性。因此，对缠有光纤的压电陶瓷调制器性能测量，对于光纤电流互感器的生产和使用有重要意义。
3、而且，压电陶瓷的温度特性以及抗振特性等对于全光纤电流互感器的环境适应性有重要影响。因此，测量不同温度下以及在振动环境中压电陶瓷性能，是研制、生产以及使用全光纤电流互感器的重要研究内容。
5、传统压电系数的测试方法是仪器发出电驱动信号，使测试头内的电磁驱动部分产生一个小于1牛顿的低频交变力，通过上下探头加到被测试样和内部的比较样品上，由于两者在力学上串联，因而所受到的交变力相等。由正压电效应产生出的两个压电电信号再由仪器处理后，即显示其d33值和极性。
6、另一种压电陶瓷的压电系数d33的测量设备，其基本思想是对被试样品加一定的压力，通过测量产生的电荷得到。为了获得精确压电材料参数，测量系统采用锁相电荷放大技术，大幅度抑制无用噪声和改善检测信噪比，这样可以获得较为精确的d33值。
7、上述方法虽然已经成熟，但是只能测量压电陶瓷的参数，不能测量压电陶瓷调制器的参数，它们的应用场景与全光纤电流互感器的使用场景有一定的差距，目前还没有看到直接测量压电陶瓷调制器的专用装置。
技术实现思路
1、针对目前缺少直接测量压电陶瓷调制器的专用技术，本专利技术提供一种用于测量压电陶瓷调制器的测量装置，包括：
2、窄线宽激光器、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、光示波器、压电陶瓷驱动信号源和光纤延迟线；
3、窄线宽激光器的输出端，与第一光纤耦合器的输入端连接；窄线宽激光器用于产生稳定的激光，将所述激光作为输入光，注入到第一光纤耦合器；
4、第一光纤耦合器的输出端，分别与被测的压电陶瓷调制器和所述光纤延迟线连接；第一光纤耦合器输出的光信号，分别输出至被测的压电陶瓷调制器和所述光纤延迟线；
5、被测的压电陶瓷调制器的输出端和光纤延迟线与第二光纤耦合器的输入端连接；被测的压电陶瓷调制器和光纤延迟线输出的光信号注入到第二光纤耦合器；
6、第二光纤耦合器的输出端与光示波器连接；第二光纤耦合器将输出的光信号输出至光示波器；
7、压电陶瓷驱动信号源的输出端与被测的压电陶瓷调制器的控制电压输入端电气连接；压电陶瓷驱动信号源向被测的压电陶瓷调制器输出驱动电信号。
8、进一步的，光纤延迟线为一个标准的同类型的压电陶瓷调制器。
9、进一步的，还包括：在两条干涉臂上，分别装有偏振控制器，所述偏振控制器为电动偏振控制器。
10、进一步的，还包括：在两条干涉臂上，分别装有偏振控制器，所述偏振控制器为手动偏振控制器。进一步的，压电陶瓷驱动信号源是一个高频正弦信号源，其频率为压电陶瓷的一个谐振频率，驱动信号源输出的电压幅度，为压电陶瓷最高使用电压。
11、进一步的，压电陶瓷驱动信号源，具体为220v交流电调压器。
12、进一步的，压电陶瓷驱动信号源向被测的压电陶瓷调制器输出驱动信号，对被测的压电陶瓷调制器输出信号包络产生调制，通过处理包络信号得到被测的压电陶瓷调制器的性能参数。
13、进一步的，光示波器，用于显示第二光纤耦合器输出的光信号波形。
14、本专利技术同时提供一种利用上述权利要求中任一项所述的用于测量压电陶瓷调制器的测量装置，对压电陶瓷调制器进行测量的方法，其特征在于，包括：
15、对被测的压电陶瓷调制器不加任何驱动信号，通过光示波器获得最大输出功率和最小输出功率，并计算两路干涉臂的功率；
16、打开压电陶瓷驱动电源，逐步增加输出的电压，对初始信号的包络进行调制，通过光示波器采集包络信号；
17、对所述包络调制信号求取平均值，并得到当前条件下的工作点；通过所述工作点，获得包络信号消除工作点漂移后对应的包络曲线；
18、对所述包络曲线进行谐波分析，根据分析结果中的二次谐波与四次谐波之比，确定被测压电陶瓷调制器调制特性曲线。
19、进一步的，通过光示波器获得最大输出功率和最小输出功率，并计算两路干涉臂的功率，包括：
20、光示波器获得最大输出功率为pmax，最小输出功率为pmin；
21、根据下述公式(1)和公式(2)求解两路干涉臂的功率p1和p2，
22、
23、
24、进一步的，对所述包络信号求取平均值，并得到当前条件下的工作点，包括：
25、对所述包络信号求取平均值pave，利用公式(3)得到当前条件下的工作点θ0，
26、
27、
28、进一步的，对所述包络曲线进行谐波分析，根据分析结果中的二次谐波与四次谐波之比，确定压电陶瓷的调制特性曲线，包括：
29、所述包络曲线为公式(4)，对所述包络曲线进行谐波分析，
30、
31、式中，ωm是驱动信号源的频率，θm是待测压电陶瓷调制器的调制度，谐波分析的结果，分别为基波p1(t)：
32、p1(t)＝p1msinωmt＝pave[-sinθ0j1(θm)]sinωmt (5)
33、二次谐波p2(t)：
34、p2(t)＝p2mcos2ωmt＝pave[-cosθ0j2(θm)]cos2ωmt (6)
35、四次谐波p4(t)：
36、p4(t)＝p4mcos4ωmt＝pave[cosθ0j4(θm)]cos4ωmt (7)
37、取二次谐波与四次谐波幅度之比，得到
【技术保护点】
1.一种用于测量压电陶瓷调制器的测量装置，其特征在于，包括：窄线宽激光器、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、光示波器、压电陶瓷驱动信号源和光纤延迟线；
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，光纤延迟线为一个标准的同类型的压电陶瓷调制器。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还包括：在两条干涉臂上，分别装有偏振控制器，所述偏振控制器为电动偏振控制器。
4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还包括：在两条干涉臂上，分别装有偏振控制器，所述偏振控制器为手动偏振控制器。
5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，压电陶瓷驱动信号源是一个高频正弦信号源，其频率为压电陶瓷的一个谐振频率，驱动信号源输出的电压幅度，为压电陶瓷最高使用电压。
6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，压电陶瓷驱动信号源，具体为220V交流电调压器。
7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，压电陶瓷驱动信号源向被测的压电陶瓷调制器输出驱动信号，对被测的压电陶瓷调制器输出信号包络产生调制，通过处理包络信号得到
8.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，光示波器，用于显示第二光纤耦合器输出的光信号的波形。
9.一种利用权利要求1-8中任一项所述的用于测量压电陶瓷调制器的测量装置，对压电陶瓷调制器进行测量的方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过光示波器获得最大输出功率和最小输出功率，并计算两路干涉臂的功率，包括：
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，对所述包络调制信号求取平均值，并得到当前条件下的工作点，包括：
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，对所述包络曲线进行谐波分析，根据分析结果中的二次谐波与四次谐波之比，确定压电陶瓷的调制特性曲线，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于测量压电陶瓷调制器的测量装置，其特征在于，包括：窄线宽激光器、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、光示波器、压电陶瓷驱动信号源和光纤延迟线；
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，光纤延迟线为一个标准的同类型的压电陶瓷调制器。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还包括：在两条干涉臂上，分别装有偏振控制器，所述偏振控制器为电动偏振控制器。
4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还包括：在两条干涉臂上，分别装有偏振控制器，所述偏振控制器为手动偏振控制器。
5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，压电陶瓷驱动信号源是一个高频正弦信号源，其频率为压电陶瓷的一个谐振频率，驱动信号源输出的电压幅度，为压电陶瓷最高使用电压。
6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，压电陶瓷驱动信号源，具体为220v交流电调压器。
7.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷小东，周峰，黄俊昌，胡浩亮，岳长喜，刁赢龙，张民，陈争光，郭贤珊，陈昱卓，李建光，周玮，李嘉鑫，江宇舟，徐子立，潘瑞，聂琪，李小飞，曾非同，王翰，熊前柱，刘京，杨春燕，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。