电光传感元件温度效应测量装置的制造方法

文档序号:9545932阅读:553来源:国知局
电光传感元件温度效应测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电光传感元件高压试验领域,具体涉及了一种电光传感元件温度效应 测量装置。
[0002] 背景意义
[0003] 电力系统中产生的各种过电压对电力线路的稳定运行具有非常大的干扰和影响。 随着针对高压电网过电压保护的相关课题的开展,与之对应的各种过电压测量及分析方法 应运而生。传统的对电力系统进行计量与保护的高压电压传感器,诸如电容分压式电压传 感器(CVT)和电磁式电压传感器(VT),由于电力系统的飞速发展,其自身的抗干扰能力差、 与一次电气隔离困难等各种缺陷已经越来越难以适应高压电网的传输容量的不断增大以 及电压等级的不断提高,无法进一步满足现代电力系统工程的实际需要,随着现代光学技 术的迅猛发展,体积小,测量精度高,抗电磁干扰能力强且便于安装方便远程控制的各类电 光传感元件走入人们的视线,高压监测领域的发展则使得将此类无源光纤电光传感元件运 用到电力系统过电压监测成为可能。近些年,科技团体已经研发出了各类型的针对于不同 测量环境的光纤电压传感器0VS(0ptic Voltage Sensor),根据传感原理主要可分为:传光 型无源0VS、有源0VS、全光纤OVS和基于电致伸缩原理的0VS。上述类型光纤电压传感器 均具有测量精度高,响应频带宽,抗电磁干扰能力强、体积小等众多优点,但是缺点是其无 法与一次电气设备隔离,传感器本身的故障可能会导致整个电网的故障,这为电网设备的 安全运行埋下了重大隐患。重庆大学自主研发的利用高低压耦合分压单元和具有一次电光 效应即Pockels效应的电光晶体(LiNbO 3)进行电光转换,实现对高压电网过电压监测的非 接触式过电压光电传感器解决了上述诸类光纤传感器无法进行一次电气隔离的问题,这对 于推进高压电网过电压无源监测技术的发展,使得监测技术更安全可靠具有相当重要的意 义。
[0004] 在对此单铌酸锂晶体(LiNO3)非接触式过电压光电传感器进行初步性能试验后, 我们发现此种光电传感器优点颇多,但是对温度变化特别敏感,并在进一步实验之后,我们 得到基于Pockels效应光电传感器的核心一一电光晶体,由于其自身的特性,不仅对于电 场敏感,温度、压力以及附加双折射等都对电光晶体的晶体折射率、晶体对称型等施加着重 要影响,尤其温度对其影响最大,会引起诸多不良附加影响,从而影响电光器件的测量和精 度。
[0005] 然而对于此种光电传感器的温度特性以及温度造成影响的机理,我们还缺乏较为 系统的研究,其侧重点主要是在低压测量领域中针对晶体本身性质如折射率等参数与温度 的关系进行的研究,对于高压测量领域中此种基于电光晶体的光电传感器的半波电压以及 引起传感器半波电压变化的原因即电光晶体的电光系数等与温度的关系,国内外学界相关 的研究比较少,且缺少针对性试验的高压一温度控制相关平台的搭建,为了全面的研究在 各类电压下基于铌酸锂晶体的非接触式过电压光电传感器的的温度特性,亟需一种温度精 度极高且可以满足各类电压试验的电光传感元件温度效应测量装置。

【发明内容】

[0006] 有鉴于此,本发明提供一种电光传感元件温度效应测量装置,温度精度极高,不受 环境温度变化影响,满足各类与温度相关的电气试验,测量精度高,搭建方便。
[0007] 本发明通过以下技术手段解决上述技术问题:
[0008] 电光传感元件温度效应测量装置,包括外部高压输入及光信号检测系统、恒温箱 与电光传感元件实验平台,所述电光传感元件实验平台设置于恒温箱内,电光传感元件实 验平台包括一隔热绝缘腔体,所述隔热绝缘腔体上开有穿线孔,所述恒温箱上对应设置有 测试孔,穿线孔与测试孔之间设置有绝缘套管;所述隔热绝缘腔体内的底部设置有防震固 定层,防震固定层上设置有用于固定电光传感元件的固定机构,隔热绝缘腔体为环氧树脂 盒,所述环氧树脂盒的顶部具有开口,开口处设置有透明亚克力板所述透明亚克力板外设 置有温度缓冲层,外部高压输入及光信号检测系统的线缆通过测试孔、绝缘套管和测试孔 接入隔热绝缘腔体内。
[0009] 进一步,所述外部高压输入及光信号检测系统包括任意函数发生器、高压放大器、 电容分压器、激光源、示波器、光电探测器和温度计,所述任意函数发生器的信号输出端高 压放大器的信号输入端电连接,所述高压放大器的输出端与高压电缆连接,高压电缆通过 电容分压器后接入隔热绝缘腔体,用于连接电光传感元件的电极;所述激光源的输出端通 过光纤接入隔热绝缘腔体,用于连接电光传感元件的光路输入端,所述光电探测器的输入 端通过光纤接入隔热绝缘腔体,用于连接电光传感元件的光路输出端,所述示波器的输入 端与光电探测器的输出端电连接,所述电容分压器的电压信号通过同轴电缆经过衰减探头 后接入示波器。
[0010] 进一步,所述温度计固定设置于隔热绝缘腔体内或可通过测试孔放置于隔热绝缘 腔体。
[0011] 进一步,所述透明亚克力板上部覆盖有PE保鲜膜,透明亚克力板上部沿边缘还设 置有一层EPE珍珠棉,以此在透明亚克力板与PE保鲜膜之间形成所述温度缓冲层。
[0012] 进一步,温度缓冲层四周用绝缘隔热胶进行密封。
[0013] 进一步,用于固定电光传感元件的固定机构包括设置于防震固定层上的固定支架 和设置于固定支架用于固定电光传感元件的绝缘螺钉。
[0014] 本发明的有益效果:本发明的一种电光传感元件温度效应测量装置,相对于现有 技术,具有如下优点:
[0015] 本装置基于温度试验基本原理和物体之间传热规律研制而成,具有温度精度极 高,不受可程序恒温箱内温度扰动的影响,受环境温度影响极小,性能稳定的特点。
[0016] 本装置体积小,稳定性高,测量精度高,操作方便,安装简易,便于在电光传感元件 的精密温度试验领域的推广和应用。
[0017] 本装置通过光电转换技术实现了在极高温度精度的实验条件下,基于电光传感元 件的各类电压试验,且测量精度高,响应速度快,操作方便等特点。
[0018] 本装置通过外部高压输入及信号检测装置和恒温箱与内部电光传感器件实验平 台配合工作,实现了电光传感器的精密温度特性试验,精准测量出了试验中由相关电压信 号及光信号信号评判的电光传感元件的温度特性。
[0019] 本装置通过示波器以及后端软件信号处理,实现弱电信号的高精度测量。
【附图说明】
[0020] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
[0021] 图1为电光传感元件温度效应测量装置的结构示意图;
[0022] 图2为恒温箱及电光传感元件实验平台的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023] 以下将结合附图对本发明进行详细说明。
[0024] 参见图1、2,电光传感元件温度效应测量装置,包括外部高压输入及光信号检测系 统、恒温箱与电光传感元件实验平台,所述电光传感元件实验平台设置于恒温箱19内,电 光传感元件实验平台包括一隔热绝缘腔体8,所述隔热绝缘腔体8上开有穿线孔5、6,所述 恒温箱19上对应设置有测试孔1、2,穿线孔5、6与测试孔1、2之间设置有绝缘套管3、4 ;所 述隔热绝缘腔体8内的底部设置有防震固定层14,防震固定层14上设置有用于固定电光传 感元件10的固定机构,隔热绝缘腔体8为环氧树脂盒,所述环氧树脂盒的顶部具有开口,开 口处设置有透明亚克力板9,所述透明亚克力板9通过绝缘垫
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