鉬酸鉛晶體電致旋光效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器

1 光電壓傳感器原理 光電壓傳感器 　　光波是一種橫波，它的光矢量與傳播方向垂直。如果光波的光矢量方向不變，大小隨相位改變，這樣的光稱(chēng)為線 偏振光；如果光矢量的大小不變，而方向繞傳播方向均勻的轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣的光稱(chēng)為圓偏振光；如果光矢量和大小都在有 規(guī)律的變化，且光矢量的末端沿著一個(gè)橢圓轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣的光稱(chēng)為橢圓偏振光。 　　在電場(chǎng)（或電壓）的作用下，一些本身沒(méi)有雙折射現(xiàn)象的材料會(huì)產(chǎn)生雙折射效應(yīng)，使光波的兩偏振分量之間出現(xiàn) 相位差，這就是電光效應(yīng)。檢測(cè)出相位差，就可以計(jì)算出電壓或電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。由于相位較難測(cè)量，故一般利用偏 光干涉原理將相位調(diào)制轉(zhuǎn)化為強(qiáng)度調(diào)制，傳感器輸出光強(qiáng)的大小即能反映被測(cè)電壓，這就是光電壓傳感器測(cè)量電壓的 基本原理。 圖示：一種實(shí)用的光電壓傳感器示意圖 　　光電壓傳感器的檢測(cè)原理類(lèi)似于光電流傳感器，由一個(gè)1/4波長(zhǎng)板和兩個(gè)偏振器組成的偏振檢測(cè)系統(tǒng)將普克爾斯偏 振調(diào)制轉(zhuǎn)化

以反射延遲器代替1/4波片構(gòu)成的反射式橫向調(diào)制光學(xué)電壓傳感器結(jié)構(gòu)緊湊,便于實(shí)際應(yīng)用。對(duì)bi4ge3o12(bgo)晶體反射式橫向調(diào)制光學(xué)電壓傳感器進(jìn)行理論分析,分析表明:將待測(cè)電壓加于bgo晶體方向,且使光沿晶體方向通過(guò)時(shí),光學(xué)電壓傳感器具有較好的雙光路溫度互補(bǔ)特性,傳感器具有最優(yōu)性能。對(duì)2種不同結(jié)構(gòu)的光學(xué)電壓傳感器進(jìn)行溫度試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。

利用電致發(fā)光(el)線設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)研究了一種光學(xué)電壓有效值傳感器。所用el線的主要材料為zns:cu,在一定幅值的工頻電壓作用下,可產(chǎn)生中心波長(zhǎng)約為525nm的可見(jiàn)光;將此el用塑料光纖(pof)傳輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器(pd),則pd的開(kāi)路電壓與被測(cè)電壓有效值之間具有近似線性關(guān)系。對(duì)100～500v工頻電壓有效值進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量,其電壓測(cè)量靈敏度約為10.8μv/v,非線性誤差低于1.8%。實(shí)驗(yàn)測(cè)量了所用el線的電致發(fā)光光譜、輸入阻抗以及el的溫度特性。與以往基于pockels電光效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器不同的是,本文提出的電壓傳感器不需要工作光源,并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

利用電致發(fā)光（el）線設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)研究了一種光學(xué)電壓有效值傳感器。所用el。線的主要材料為zns：cu，在一定幅值的工頻電壓作用下，可產(chǎn)生中心波長(zhǎng)約為525nm的可見(jiàn)光；將此el用塑料光纖（pof）傳輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器（pd），則pd的開(kāi)路電壓與被測(cè)電壓有效值之間具有近似線性關(guān)系。對(duì)100～500v工頻電壓有效值進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量，其電壓測(cè)量靈敏度約為10．8μv／v，非線性誤差低于1．8％。實(shí)驗(yàn)測(cè)量了所用el線的電致發(fā)光光譜、輸入阻抗以及el的溫度特性。與以往基于pockels電光效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器不同的是，本文提出的電壓傳感器不需要工作光源，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

分析了基于pockels效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器的局限性,這種局限性來(lái)自于溫度的影響和干涉相位差的間接測(cè)量模式。其中溫度影響電光晶體的應(yīng)力雙折射和光源的波長(zhǎng),并且由于目前無(wú)法精確測(cè)量干涉相位差,通常只能應(yīng)用馬呂斯定律將干涉相位變化的信息近似轉(zhuǎn)化為光強(qiáng)變化的信息,再通過(guò)光電轉(zhuǎn)換技術(shù)最后測(cè)量出被測(cè)電壓值,這樣勢(shì)必帶來(lái)測(cè)量誤差。為了消除這兩種局限性,將鋁薄膜作為傳感元件,建立了鋁薄膜在電場(chǎng)力的作用下產(chǎn)生變形量和被測(cè)電壓的數(shù)學(xué)關(guān)系,然后通過(guò)ccd直接測(cè)量鋁薄膜的變形量,從而得出被測(cè)電壓值,避免了這兩種誤差。

針對(duì)一種新型的具有準(zhǔn)互易反射式光路結(jié)構(gòu)的光學(xué)電壓傳感器,設(shè)計(jì)了基于鍺酸鉍(bgo,bi4ge3o12)晶體橫向調(diào)制方式的高壓探頭.采用ansys有限元分析軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的高壓探頭進(jìn)行電場(chǎng)計(jì)算,得到了探頭內(nèi)的電場(chǎng)及電勢(shì)分布;討論了探頭內(nèi)電場(chǎng)分布不均勻及干擾電場(chǎng)導(dǎo)致的測(cè)量誤差.計(jì)算結(jié)果表明:標(biāo)準(zhǔn)條件下探頭的最高可測(cè)電壓不低于15kv;電場(chǎng)分布不均勻?qū)е鹿庋刂w內(nèi)不同路徑傳輸時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)路徑的積分結(jié)果即測(cè)量電壓不同,影響傳感器的穩(wěn)定性和測(cè)量精度;探頭內(nèi)干擾電場(chǎng)導(dǎo)致0～5kv范圍內(nèi)最大測(cè)量誤差達(dá)1.2‰,這一測(cè)量誤差對(duì)于2‰精度的電壓傳感器是不可忽略的.

設(shè)計(jì)了一種新型的光纖電壓傳感器。將fabry-perot腔(簡(jiǎn)稱(chēng)f-p腔)粘在石英晶體上,根據(jù)石英晶體的逆壓電效應(yīng),在高壓作用下晶體會(huì)發(fā)生形變,使粘于其上的f-p腔腔長(zhǎng)發(fā)生改變,相應(yīng)在f-p腔中的干涉波長(zhǎng)也發(fā)生變化。通過(guò)可調(diào)f-p腔對(duì)其輸出光譜進(jìn)行掃描,以實(shí)現(xiàn)光譜恢復(fù),得到中心波長(zhǎng)的變化,根據(jù)中心波長(zhǎng)與干涉腔長(zhǎng)的關(guān)系,實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的實(shí)時(shí)測(cè)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該電壓傳感系統(tǒng)可靠性好,精度高。

光纖電壓傳感器

875型傳感器為靜電電荷累積在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)而設(shè)計(jì)。該傳感器配備具有自動(dòng)校正技術(shù)的測(cè)量探針，即便是非接觸式探針和檢測(cè)面的距離發(fā)生變化時(shí)，自動(dòng)校正技術(shù)仍能保持高的精確度和速度，極大增強(qiáng)了傳感器的能力。采用din封裝設(shè)計(jì)，傳感器外殼安裝在35mm的din支架上。

通過(guò)引進(jìn)電光λ/4波片的jones矩陣,闡明了用脈沖控制的電光波片構(gòu)成的光學(xué)直流電壓傳感器的敏感特性;該傳感器結(jié)構(gòu)把被測(cè)量的直流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成了交流脈沖控制的電壓信號(hào),因此輸出電壓信號(hào)對(duì)電磁干擾不敏感,且消除了輸入光強(qiáng)波動(dòng)的影響;雙光路的輸出結(jié)構(gòu)消除了溫度變化引起的干擾雙折射的影響。用該傳感器對(duì)-500～500v的直流電壓進(jìn)行了測(cè)量,其非線性誤差在±0.5%以?xún)?nèi),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該傳感器結(jié)構(gòu)是可行的。

電壓傳感器 (2)

電壓傳感器 電壓傳感器的歷史 在各國(guó)，傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)字控制技術(shù)相比，傳感技術(shù)的發(fā)展都落后于它們。 從20世紀(jì)80年代起才開(kāi)始重視傳感技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，不少先進(jìn)的成果仍停留在研究實(shí)驗(yàn)階 段，轉(zhuǎn)化率比較低。 在我國(guó)，60年代開(kāi)始傳感技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，經(jīng)過(guò)從"六五"到"九五"的國(guó)家攻關(guān)，在傳感 器研究開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、可靠性、應(yīng)用性等獲得進(jìn)步，初步形成傳感器研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn) 和應(yīng)用的體系，并在數(shù)碼機(jī)床攻關(guān)中獲得了一批可喜的、矚目的發(fā)明專(zhuān)利與工況監(jiān)控系統(tǒng)或 儀器的成果。但總體上，它還不夠滿(mǎn)足我國(guó)經(jīng)濟(jì)與科技的迅速發(fā)展，不少傳感器仍然依賴(lài)進(jìn) 口。 在國(guó)外傳感器技術(shù)分兩種路徑：一種以美國(guó)為代表的走先軍工后民用，先提高后普及。 另一種是以日本為代表側(cè)重實(shí)用化、商品化，先普及后提高。前種成本高，后種成本低，更 快些。而我國(guó)雖在20世紀(jì)60年代就已經(jīng)涉足傳感器制作業(yè)，但現(xiàn)活

研究了光纖電壓傳感器光路系統(tǒng)中光源、光纖、電光晶體和光電探測(cè)器對(duì)測(cè)量誤差的影響.結(jié)果表明,采用譜線寬度窄、溫度漂移小的光源,可減小電光效應(yīng)的相位延遲誤差;采用單模光纖有利于提高信噪比;采用多次提拉的純凈bgo晶體,可抑制雙折射的影響;采用暗電流小、線性度好的光電探測(cè)器,有利于減小傳感器的漂移,改善傳感器的線性度.

研究了光纖電壓傳感器光路系統(tǒng)中光源、光纖、電光晶體和光電探測(cè)器對(duì)測(cè)量誤差的影響．結(jié)果表明。采用譜線寬度窄、溫度漂移小的光源，可減小電光效應(yīng)的相位延遲誤差；采用單模光纖有利于提高信噪比；采用多次提拉的純凈bgo晶體，可抑制雙折射的影響；采用暗電流小、線性度好的光電探測(cè)器，有利于減小傳感器的漂移，改善傳感器的線性度．

本文以線性光耦為核心設(shè)計(jì)了一種隔離式電壓傳感器。通過(guò)選擇最佳的工作區(qū),使傳感器具有線性的輸入輸出關(guān)系和高靈敏度。這種傳感器可以用于測(cè)量微型電機(jī)的電壓,由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、元件數(shù)量少,能夠直接集成到電機(jī)的控制電路中。

光纖電壓傳感器系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)是傳感器的重要組成部分,其設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行.鑒于此,本文主要就光纖電壓傳感器模擬系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和制作進(jìn)行了探討.

文中介紹了光纖電壓傳感器的工作原理。并以小波變換為核心,為了改進(jìn)濾波效果,提高去噪質(zhì)量,在常規(guī)小波閾值去噪方法基礎(chǔ)上,提出了基于小波變換的改進(jìn)閾值函數(shù)去噪方法。與傳統(tǒng)的硬閾值和軟閾值比,該函數(shù)不僅易于計(jì)算,而且具有優(yōu)越的數(shù)學(xué)特性和清晰的物理意義。利用小波變換對(duì)所檢測(cè)到的電壓信號(hào)進(jìn)行分析,通過(guò)對(duì)理論模型進(jìn)行仿真,證明該方法有很好的去噪效果。

介紹了光學(xué)厚度傳感器的工作原理及特點(diǎn),并與傳統(tǒng)的磁性厚度傳感器進(jìn)行了比較。

霍爾電流、電壓傳感器/變送器介紹 摘要：霍爾電流、電壓傳感器/變送器模塊是當(dāng)今電子測(cè)量領(lǐng)域 中應(yīng)用最多的傳感器件之一，可廣泛用于電力、電子、交流變頻調(diào)速、 逆變裝置、電子測(cè)量和開(kāi)關(guān)電源等諸多領(lǐng)域，可完全替代傳統(tǒng)的互感 器和分流器，并具有精度高、線性好、頻帶寬、響應(yīng)快、過(guò)載能力強(qiáng) 和不損失測(cè)量電路能量等優(yōu)點(diǎn)。 1引言 近年來(lái)，新一代功率半導(dǎo)體器件大量進(jìn)入電力電子、交流變頻調(diào) 速、逆變裝置及開(kāi)關(guān)電源等領(lǐng)域。原有的電流、電壓檢測(cè)元件已不適 應(yīng)中高頻、高di/dt電流波形的傳遞和檢測(cè)?；魻栯娏?、電壓傳感器 /變送器模塊是近十幾年發(fā)展起來(lái)的測(cè)量控制電流、電壓的新一代工 業(yè)用電量傳感器，是一種新型的高性能電氣檢測(cè)元件。 霍爾電流、電壓傳感器/變送器由于具有精度高、線性好、頻帶 寬、響應(yīng)快、過(guò)載能力強(qiáng)和不損失被測(cè)電路能量等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而被 廣泛應(yīng)用于變頻調(diào)速裝置、逆變裝置、ups電

為了解決一般光電式電壓傳感器存在的溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果影響大、工藝上不容易實(shí)現(xiàn)等問(wèn)題,提出了一種靜電振膜式電壓傳感器,建立了該傳感器的數(shù)學(xué)模型并分析了其工作穩(wěn)定性和測(cè)量準(zhǔn)確度.理論上靜電振膜式電壓傳感器要求極化電壓大于待測(cè)電壓的峰值,這一條件在工程上難以滿(mǎn)足.并且電網(wǎng)電壓主要存在奇次諧波,通過(guò)平方項(xiàng)以后就變成了偶次諧波,這是系統(tǒng)帶來(lái)的誤差.因此提出了一種降低極化電壓的方法,且采用陷波濾波器濾除偶次諧波來(lái)消除系統(tǒng)自身帶來(lái)的誤差.仿真結(jié)果表明在極化電壓小于待測(cè)電壓峰值的條件下,靜電振膜式電壓傳感器可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、快速的電壓測(cè)量.

2012年10月9日,萊姆電子（lem）針對(duì)牽引應(yīng)用場(chǎng)合中的絕緣額定電壓測(cè)量推出dvl系列電壓傳感器。該系列傳感器的測(cè)量范圍為50～2000vrms,絕緣技術(shù)獲得專(zhuān)利,將萊姆成熟的絕緣技術(shù)和新的絕緣技術(shù)融為一體。盡管通過(guò)8.5kv安全絕緣電壓實(shí)現(xiàn)了非常高程度的隔離,

電流電壓傳感器 (3)