基于BGO晶體的光學(xué)電場傳感器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、電場是描述電磁場最基本的物理量，因而電場測量在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用與意義，特別是在電力系統(tǒng)中，精確測得電氣設(shè)備周圍的電場對電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行有著非常重要的意義。近年來光纖的快速發(fā)展，光電技術(shù)越來越受到人們的重視，基于光學(xué)原理的電場傳感器得到了迅速的發(fā)展，因其具有尺寸小、精度高、靈敏度好、動(dòng)態(tài)范圍大、響應(yīng)速度快、高帶寬等諸多優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)有源線圈探頭體積龐大、容易漂移，受電磁干擾大等缺點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景和研究價(jià)值。
　

2、　本文首先闡述了Pockels電光效應(yīng)的定義，根據(jù)傳感器對電光晶體的性能要求確定選用BGO晶體作為電光材料。推導(dǎo)出了BGO晶體電光效應(yīng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，包括橫向調(diào)制和縱向調(diào)制。分析了光學(xué)電場傳感器的一般結(jié)構(gòu)，主要分為橫向調(diào)制和縱向調(diào)制兩種結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)又分別有透射式和反射式兩種類型，根據(jù)其優(yōu)缺點(diǎn)，選擇透射式橫向電場傳感器作為本文主要研究與設(shè)計(jì)對象。分析了光學(xué)電場傳感器的工作原理，應(yīng)用數(shù)學(xué)方法詳細(xì)分析了其工作過程。根據(jù)其數(shù)學(xué)模型得出了設(shè)計(jì)光

3、學(xué)電場傳感器應(yīng)遵循的基本準(zhǔn)則。依據(jù)其基本準(zhǔn)則，從提高傳感器靈敏度、穩(wěn)定性以及測量準(zhǔn)確度出發(fā)，用solidwork設(shè)計(jì)出了傳感器的光路結(jié)構(gòu)。
　　為了使傳感器獲得更好的靈敏度以及穩(wěn)定性，對組成光學(xué)電場傳感器所需要電光晶體、偏振片、波片、光纖準(zhǔn)直器等光學(xué)元件分別進(jìn)行分析，根據(jù)理論結(jié)合仿真選擇了合適的光學(xué)元件，設(shè)計(jì)出了基于BGO晶體的光學(xué)電場傳感器。利用基于Labview軟件微機(jī)信號處理系統(tǒng)對信號進(jìn)行采集，采用卡爾曼濾波來消除原始信號中