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1、2001年4月 高 压 电 器 第37卷 第2期·21·文章编号:1001-1607(2001)02-0021-03电光式光纤电压传感器温度影响及其补偿方法的研究徐 雁, 叶妙元, 罗苏南, 何 葳, 李海涛(华中科技大学电力系, 湖北武汉430074)RESEARCHINTOTHEINFLUENCEOFTEMPERATUREONELECTRICOPTICALVOLTAGETRANSDUCERANDITSCOMPENSATIONXUYan,YEMiaoyuan,LUOSunan,HEWei,LIHaitao(HuazhongScience&Technolo
2、gyUniversity,Wuhan430074,China)摘要: 将BGO晶体作为光电电压传感器的敏感材料,对其体结构的精心设计,达到优良的性能。目前电光式温度特性进行了理论分析及实验研究。结果表明:采用双光光纤电压传感器实用中遇到的最大问题是温度变化路补偿法能使BGO晶体受温度的影响大大减小,并且具有对测量精度的影响,本文就温度变化对测量精度的良好的重复性和线性,可实现软件补偿。经过精心设计的光影响进行了分析,提出了解决的方法,并通过试验得电电压传感器完全可以满足实用化的要求。到了令人满意的结果。关键词:双折射; 温度; 双光路中图分类号:TM45116文献标识码:A2 工作原理Abst
3、ract:ThetemperaturefeatureofthecrystalBGOwhichactsasasensingelementoftheelectricopticalvoltagetransducerisstu2EOVT的工作原理为Pockels效应,即线性电光died.Boththeoreticalandexperimentalresultsshowthattheinflu2效应:在外加电场作用下,某些各向同性的晶体变成enceoftemperatureonthecrystalBGOdecreasesgreatlywithdou2了各向异性的双折射晶体,产生双折射,其折射率线blel
4、ightchannelscompensation.Thesoftwarecompensationmethod性地随外电场变化。也就是,当一单色平行光束投maybeappliedtoo.AnEVOTthroughdeliberativedesigncanfully射到端面平行的双折射晶体上时,由于外加电场的meettheservicerequirements.存在,入射光束就会变成初相相同,而电位移矢量互Keywords:birefringence;temperature;doublelightchannels相垂直的两束光,它们在晶体中的传播速度不同,出射时有一定的相位差,这相位差即正比于加在
5、晶体[1]1 引言上的电场或电压:2π32π3uπu随着光电技术的发展和材料工艺的提高,电光Δφ=n0γ41EL=n0γ41L=(1)λλduπ式光纤电压传感器正在逐步走向实用化。用光学传其中:γ41为线性电光系数,n0为折射率,λ为光的波感技术测量电力系统的高压和超高压,与传统的电长,L为光通过的晶体的长度,d为施加电压方向的磁式或电容分压式电压传感器相比具有以下优点:晶体厚度,E、u分别为外加电场和电压。可以看(1)测量回路与被测高压之间通过光纤联接,做到了到,只要测出相位差Δφ,即可精确测出外加电场或真正的电隔离,安全性好;(2)动态范围大,频率响应电压。宽,无饱和现象;(3)抗电磁干扰
6、能力强;(4)体积小,但在现有技术条件下,对光的相位变化进行精重量轻。确测量是相当困难的。通常采用干涉法将相位差测电光式光纤电压传感器(ElectricOpticalVoltage量转化为光强的测量,对此采用如图1所示的结构Transducer—EOVT)传光采用光纤,传感则采用电光装置,使两折射光束产生干涉,并获得线性响应I0:晶体。这种传感器可以通过传感头材料的选择和整2Δφ2πuπI0=Iisin=Iisin+(2)22uπ4收稿日期:2000-09-28·22·April2001HighVoltageApparatusVol37No.2温度改变。因此,当A很小时,由(7)式可得:Γm∥
7、(T)+Γm⊥(T)24=Γm(1+A+A+⋯)≈Γm(8)2这是双光路补偿法的理论依据。同时测量Γm∥和Γm⊥,再取其平均值,可消除温度对传感器调制度的影响。当u=U0sinωt时4 实验及结果分析2πU0π2ΓmπI0=Iisinsinωt+=Iisinsinωt+(3)2uπ424(1)选用5×5×10的Bi4Ge3O12晶体,按上述原式中:Γm=πU0/uπ为调制度理制成电压传感头,将其密
