一种光纤电压传感系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种光纤传感技术领域，尤其涉及一种光纤电压传感系统。
【背景技术】
[0002]电压互感器是一种在高电压环境下测量高电压的电子设备。在变电站的高电压环境下，由于导线的空气放电(电晕)，大电流冲击，隔离开关操作产生的强电弧辐射等引起的强电磁干扰，会导致互感器发出失真数据或通信错误，有时甚至会损坏电子线路，使其永久失效。电磁兼容(EMC)是它必须面临的技术问题。
[0003]由于光纤不受电磁干扰的影响，将它与电光泡克尔斯(Pockels)晶体有机结合起来所产生的无源型光纤电压传感器，为电压互感器提供了电磁兼容问题的理想解决方案。无源型是指处于高电压环境下的传感模块无需商用电压进行供电工作，传感模块是依靠纯光学原理来感应电压信息。
[0004]传统的光纤偏振计中，偏振器对的起偏器和检偏器之间的物理距离近，故可将起偏器和检偏器都装在同一基板上，但起偏器和检偏器之间为远距离时，便不适合再将起偏器和检偏器装在同一基板上。
[0005]由于光纤偏振计不可避免的具有时变性，使得测量的结果会受到影响，现有技术也有利用光弹性效应或泡克尔斯(Pockels)光电效应来改善偏振计测量精度的，但对测量出来的数据的分析很复杂且测量的结果存在较大的误差。
【发明内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种光纤电压传感系统，将该光纤电压传感系统中的控制模块与传感模块进行有效的、远距离空间隔离。
[0007]本实用新型是这样实现的:
[0008]一种光纤电压传感系统，包括控制模块、传感模块以及隔离光缆，所述隔离光缆分别与所述控制模块、所述传感模块连接。
[0009]进一步地，所述传感模块包括第一光纤准直器、第二光纤准直器、第三光纤准直器、第四光纤准直器、第一分束器、第二分束器、泡克尔斯兀件、第一检偏器、第二检偏器、第三检偏器、1/4波长板；
[0010]所述隔离光缆中的隔离入射光纤与所述第一光纤准直器的输入端连接，所述第一光纤准直器的输出端将光传输至所述第一分束器，通过所述第一分束器将光分为两路，其中一路光依次传输至所述泡克尔斯元件、所述第一检偏器、所述第二光纤准直器的输入端，其另一路光传输至所述第二分束器，通过所述第二分束器将光分为两路，其中一路光依次传输至所述1/4波长板、所述第二检偏器、所述第三光纤准直器的输入端，其另一路光依次传输至所述第三检偏器、所述第四光纤准直器的输入端，所述第二光纤准直器的输出端、所述第三光纤准直器的输出端、所述第四光纤准直器的输出端均通过光纤连接至所述隔离光缆中。
[0011]进一步地，所述传感模块包括第一光纤准直器、第二光纤准直器、第三光纤准直器、第四光纤准直器、第一分束器、第二分束器、泡克尔斯兀件、第一检偏器、第二检偏器、第三检偏器、1/4波长板；
[0012]所述隔离光缆中的隔离入射光纤与所述第一光纤准直器的输入端连接，所述第一光纤准直器的输出端将光传输至所述第一分束器，通过所述第一分束器将光分为两路，其中一路光依次传输至所述第二检偏器、所述第三光纤准直器的输入端，其另一路光依次传输至所述泡克尔斯元件、所述第二分束器，通过所述第二分束器将光分为两路，其中一路光依次传输至所述1/4波长板、所述第三检偏器、所述第四光纤准直器的输入端，其另一路光依次传输至所述第一检偏器、所述第二光纤准直器的输入端，所述第二光纤准直器的输出端、所述第三光纤准直器的输出端、所述第四光纤准直器的输出端均通过光纤连接至所述隔离光缆中。
[0013]进一步地，所述传感模块包括第一光纤准直器、第二光纤准直器、第三光纤准直器、第四光纤准直器、第一分束器、第二分束器、泡克尔斯兀件、第一检偏器、第二检偏器、第三检偏器、第一 1/4波长板、第二 1/4波长板、第三分束器、第四检偏器、第五光纤准直器；
[0014]所述隔离光缆中的隔离入射光纤与所述第一光纤准直器的输入端连接，所述第一光纤准直器的输出端将光传输至所述第一分束器，通过所述第一分束器将光分为两路，其中一路光依次连接至所述泡克尔斯元件、所述第二分束器，通过所述第二分束器将光分为两路，其中一路光依次传输至所述第二 1/4波长板、所述第三检偏器、所述第四光纤准直器的输入端，从所述第二分束器发出的另一路光依次传输至所述第一检偏器、所述第二光纤准直器的输入端，从所述第一分束器发出的另一路光传输至所述第三分束器，通过所述第三分束器将光分为两路，其中一路光依次传输至所述第一 1/4波长板、所述第二检偏器、所述第三光纤准直器的输入端，从所述第三分束器发出的另一路光依次传输至所述第四检偏器、所述第五光纤准直器的输入端，所述第二光纤准直器的输出端、所述第三光纤准直器的输出端、所述第四光纤准直器的输出端、所述第五光纤准直器的输出端均通过光纤连接至所述隔离光缆中。
[0015]进一步地，所述控制模块包括光源、相位调制器、调制电压发生器、光电转换器、数模转换器、信号处理器，所述光源通过光纤的连接头Cl与所述相位调制器的输入端连接，所述相位调制器的输出端通过光纤的连接头C2连接至所述隔离光缆中，所述调制电压发生器连接至所述相位调制器，所述隔离光缆中的隔离出射光纤均与所述光电转换器连接，所述光电转换器经由所述数模转换器连接至所述信号处理器。
[0016]进一步地，所述第一分束器、所述第二分束器、所述第三分束器为非偏振分束器。
[0017]进一步地，所述光纤为单模光纤。
[0018]本实用新型的优点在于:本实用新型是利用泡克尔斯(Pockels)光电效应来改善偏振计测量精度，能有效地消除外部机械振动和环境温度等时变特性对测量结果的影响，并且测量得到的电压波形不受强电磁干扰的影响，使测量的数据更精准；本实用新型还确保了二次低压回路及人员在一次高压回路异常情况下的安全。
【附图说明】
[0019]下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0020]图1为本实用新型的整体结构示意图。
[0021]图2为光纤传感系统的基本光路组成。
[0022]图3为控制模块的结构示意图。
[0023]图4为传感模块的光路一3路结构示意图。
[0024]图5为传感模块的光路一3路结构示意图。
[0025]图6为传感模块的光路一4路结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]请参阅图1所示，光纤电压传感系统包括置于电站控制室内的控制模块、置于被测高电压环境下的传感模块以及连接两者的隔离光缆，由于隔离光缆和传感模块均为绝缘体，可将传感模块处的一次高压回路与控制模块处的二次低压回路进行有效的光隔离绝缘，确保了二次低压回路及人员在一次高压回路异常情况下的安全；由于采用纯光学测量原理，光源处于控制模块内，且在传感模块处无需商用电源供电，测量得到的电压波形不受强电磁干扰的影响；由于电光晶体响应频带宽，它不仅可用于测量直流电压成分，也可测量电压的高次谐波成分，甚至过电压的暂态波形。这种原理制作的高电压波形测量仪，有望取代高电压实验室普遍使用的静电压表，峰值电压表及分压器等。
[0027]图2为光纤传感系统的基本光