基于BGO晶體的光學電場傳感器設計與實現(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域有著廣泛的應用與意義，特別是在電力系統(tǒng)中，精確測得電氣設備周圍的電場對電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運行有著非常重要的意義。近年來光纖的快速發(fā)展，光電技術越來越受到人們的重視，基于光學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、動態(tài)范圍大、響應速度快、高帶寬等諸多優(yōu)點，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，具有廣泛的應用前景和研究價值。
　

2、　本文首先闡述了Pockels電光效應的定義，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。推導出了BGO晶體電光效應的數(shù)學表達式，包括橫向調制和縱向調制。分析了光學電場傳感器的一般結構，主要分為橫向調制和縱向調制兩種結構，這兩種結構又分別有透射式和反射式兩種類型，根據(jù)其優(yōu)缺點，選擇透射式橫向電場傳感器作為本文主要研究與設計對象。分析了光學電場傳感器的工作原理，應用數(shù)學方法詳細分析了其工作過程。根據(jù)其數(shù)學模型得出了設計光

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