專利名稱：基于電致發(fā)光效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電磁測(cè)量以及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，涉及電致發(fā)光技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于電致發(fā)光效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器。
背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)輸電電壓等級(jí)的提高，利用傳統(tǒng)電磁式電壓互感器測(cè)量高電壓的方法顯露出許多不足之處，例如電氣絕緣能力較差、體積和重量均很大、存在較大的電功率和磁滯損耗、成本高、頻率響應(yīng)頻帶較窄、存在安全隱患等。自1970年以來(lái)，人們開(kāi)始研究光學(xué)電壓傳感器，這種新型傳感器具有電絕緣能力強(qiáng)、響應(yīng)頻帶寬、體積小、重量輕、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，受到人們的廣泛關(guān)注。目前光學(xué)電壓傳感器的測(cè)量原理主要是基于晶體或光纖的泡克耳斯(Pockels)線性電光效應(yīng)和克爾(Kerr) 二次電光效應(yīng)等，但這類傳感器均需要工作光源，例如激光二極管(LD)、發(fā)光二極管(LED)或超輻射發(fā)光二極管(SLD)。不但光源強(qiáng)度、光譜的穩(wěn)定性會(huì)影響光學(xué)電壓傳感器的性能，而且這些光源需要專用的供電電源，工作壽命有限，例如LD的正常工作壽命一般為幾千小時(shí)，難以滿足電力系統(tǒng)電壓長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)的要求。LED的正常工作壽命可達(dá)上萬(wàn)小時(shí)，但其亮度和光譜穩(wěn)定性易于受溫度影響，從而也將影響電壓傳感器的實(shí)際性能。電致發(fā)光(EL)效應(yīng)是指材料在直流或交流電場(chǎng)激發(fā)作用下直接發(fā)光，將電能直接轉(zhuǎn)換為光能的一種固體發(fā)光現(xiàn)象，目前主要用于光電顯示以及冷光源照明。1995年，已報(bào)道一種利用ZnS:Mn材料的交流薄膜電致發(fā)光陶瓷燈的壽命可達(dá)IO4小時(shí)。利用某些電致發(fā)光材料的發(fā)光亮度與外加電場(chǎng)或電壓之間的相關(guān)性，已有基于電致發(fā)光效應(yīng)的光學(xué)電壓或電場(chǎng)傳感器研究，例如利用ZnS = Mn和SiC電致發(fā)光材料的工頻電場(chǎng)傳感器。寧叔帆，于昕哲，徐陽(yáng)等在2006年10月公開(kāi)的西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)中，提出了利用SiC電致發(fā)光特性在線測(cè)量防暈層表面電場(chǎng)分布，但該方法并不適合直接應(yīng)用到電力系統(tǒng)的電壓測(cè)量中。公開(kāi)號(hào)為102752893A的中國(guó)專利申請(qǐng)?jiān)?012年10月24日公開(kāi)了一種用于高電壓測(cè)量的電致發(fā)光顯示器件，使用了電致發(fā)光材料層，在使用時(shí)根據(jù)產(chǎn)生的不同亮度的光對(duì)應(yīng)的標(biāo)記文字，來(lái)確定電壓數(shù)值范圍，但該方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)電壓等級(jí)的顯示，并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)電壓的準(zhǔn)確測(cè)量。但目前利用電致發(fā)光線以及塊狀電致發(fā)光材料的光學(xué)電壓傳感器尚未見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是為了解決目前光學(xué)電壓傳感器所用的光源問(wèn)題，提出一種基于電致發(fā)光效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器，并設(shè)計(jì)了利用電致發(fā)光線狀和塊狀兩種結(jié)構(gòu)的電壓傳感頭，實(shí)現(xiàn)了工頻電壓有效值的絕緣性測(cè)量。本發(fā)明提供的基于電致發(fā)光效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器，包括兩個(gè)平行電極，電致發(fā)光材料加工成的電致發(fā)光層，多模光纖以及光電檢測(cè)電路；電致發(fā)光層處于兩個(gè)平行電極之間，電致發(fā)光層的電致發(fā)光材料斷面或者表面連接多模光纖的一端，多模光纖的另一端連接光電檢測(cè)電路。兩個(gè)平行電極引入電場(chǎng)，電致發(fā)光材料產(chǎn)生發(fā)光。平行電極和電致發(fā)光層的第一種結(jié)構(gòu)為兩個(gè)平行電極分為內(nèi)電極和外電極，都由金屬絲構(gòu)成，作為內(nèi)電極的金屬絲表面均勻地緊密包裹電致發(fā)光層，電致發(fā)光層的外部纏繞作為外電極的另一金屬絲。內(nèi)電極金屬絲比外電極金屬絲粗。兩個(gè)平行電極和電致發(fā)光層的外部緊密包裹一層透明塑料保護(hù)層，從而形成電致發(fā)光線。通過(guò)在固體絕緣材料上鉆兩個(gè)互相垂直且互相連通的孔，將電致發(fā)光線和多模光纖分別插入兩個(gè)孔中并固定，實(shí)現(xiàn)電致發(fā)光線與多模光纖的光耦合。平行電極和電致發(fā)光層的第二種結(jié)構(gòu)為兩個(gè)平行電極分為內(nèi)電極和外電極，內(nèi)電極為能夠承載一定電流的圓形金屬導(dǎo)線，其表面均勻、緊密包裹電致發(fā)光層，電致發(fā)光層的外部均勻、緊密包裹外電極，外電極可由一層透明導(dǎo)電薄膜構(gòu)成，例如是能透光的銦錫氧化物(ΙΤ0)薄膜電極，外電極也可以由一層金屬薄膜構(gòu)成。外電極的外部緊密包裹一層透明塑料保護(hù)層，從而形成電致發(fā)光線。通過(guò)在固體絕緣材料(PVC塑料)上鉆兩個(gè)互相垂直且互相連通的孔，將電致發(fā)光線和多模光纖分別插入兩個(gè)孔中并固定，實(shí)現(xiàn)電致發(fā)光線與多模光纖的光耦合。當(dāng)外電極為金屬薄膜構(gòu)成時(shí)，為了將電致發(fā)光耦合到多模光纖內(nèi)，在與多模光纖端面正對(duì)的外電極處開(kāi)一個(gè)與多模光纖芯直徑相等的圓孔。平行電極和電致發(fā)光層的第三種結(jié)構(gòu)為所述的電致發(fā)光層和兩個(gè)平行電極均加工成直徑相等的圓片狀，單層片狀的電致發(fā)光層的上下表面分別緊密粘貼兩個(gè)金屬片電極。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果在于(I)傳感信號(hào)由光纖傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)電壓或電場(chǎng)的遠(yuǎn)距離絕緣測(cè)量。(2)不需要獨(dú)立的工作光源，不但能夠減小傳感器電功率損耗，而且可以有效避免傳統(tǒng)光學(xué)電壓傳感器中光源特性不穩(wěn)定對(duì)電壓傳感性能的影響。(3)采用電致發(fā)光線狀傳感頭結(jié)構(gòu)，便于直接與輸電線連接，在線測(cè)量輸電線纜上的電壓。(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)。


圖1是本發(fā)明的基于電致發(fā)光效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器的第一實(shí)施例示意圖；圖2是本發(fā)明的基于電致發(fā)光效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器的第二實(shí)施例示意圖；圖3是本發(fā)明的基于電致發(fā)光效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器的第三實(shí)施例示意圖；圖4是采用圖1所示的光學(xué)電壓傳感器進(jìn)行電壓測(cè)量實(shí)驗(yàn)測(cè)得的光電探測(cè)器開(kāi)路電壓與被測(cè)工頻電壓有效值實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提供的光學(xué)電壓傳感器的基本測(cè)量機(jī)理如下一般粉末材料和薄膜型電致發(fā)光器件的發(fā)光亮度B與外加電壓之間的關(guān)系為B = B0exp[-(V0/u)0·5] (I)其中，u為電致發(fā)光材料的外加電壓，Btl和Vtl是與材料相關(guān)的常數(shù)。將此電致發(fā)光由光纖傳輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器(簡(jiǎn)稱PD)并測(cè)量其亮度，根據(jù)(I)式即可獲得被測(cè)電壓信息。假設(shè)ro接收到的光功率P與發(fā)光亮度B成正比，即P=kB (2)式中k為與光耦合與傳輸有關(guān)的比例系數(shù)。光功率P的測(cè)量可以采用光電流-電壓線性變換與放大的方法，此時(shí)傳感器輸出電壓U。與光功率P以及發(fā)光亮度B成正比。也可選用ro的開(kāi)路電壓U。。作為傳感器輸出信號(hào)，即Uoc = In(3)
e Irs其中，kB為玻爾茲曼常數(shù)，T為絕對(duì)溫度，e為電子電荷量，Irs為H)的反向飽和電流，Ctl為常數(shù)。將式(I)、(2)代入到式(3)中可得 Moc =^-P-(4)
ee \ u式中系數(shù)灸=。
ra引入常數(shù)V1，對(duì)式(4)中的u_°_5進(jìn)行線性化變換= (*_'+ 。
P令X=(UZV1-1),并利用冪級(jí)數(shù)展開(kāi)公式(l+x)k=l+kx+o(x)展開(kāi)上式,忽略高階小項(xiàng)O(X)，并代入式(4)可得，uoc ^ mu+n (5)式中講$長(zhǎng)和”* (Ink1-嫌勵(lì)織。 由式(5)可知，在一定電壓范圍內(nèi)，PD的開(kāi)路電壓U。。與電致發(fā)光材料的外加電壓U之間存在近似線性關(guān)系。此近似線性范圍可由上述小變量X的取值以及允許的非線性誤差來(lái)確定。例如，可考慮Ix|〈a，a為一個(gè)小的常數(shù)，則可由-aGw/V1-Ka得到近似線性測(cè)量范圍為(1-B)V^iK(Ha)V1 (6)可見(jiàn)，經(jīng)合理近似計(jì)算，在一定電壓范圍內(nèi)，開(kāi)路電壓U。。與被測(cè)電壓u近似成線性關(guān)系。測(cè)量不同等級(jí)電壓(場(chǎng))，應(yīng)選擇不同種類的電致發(fā)光材料、合理設(shè)計(jì)電致發(fā)光層的厚度及其結(jié)構(gòu)。通過(guò)選用不同種類的電致發(fā)光材料，可以實(shí)現(xiàn)不同類型電壓的傳感與測(cè)量，例如直流電壓傳感應(yīng)選用ZnS = Mn材料，交流電壓傳感應(yīng)選用ZnS = Cu材料等。本發(fā)明利用電致發(fā)光材料的發(fā)光強(qiáng)度與外加電壓之間的關(guān)聯(lián)作用實(shí)現(xiàn)電壓的傳感與測(cè)量。本發(fā)明提供的基于電致發(fā)光效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器包括兩個(gè)平行電極，電致發(fā)光材料加工成的電致發(fā)光層，多模光纖以及光電檢測(cè)電路。電致發(fā)光材料形成的電致發(fā)光層處于兩個(gè)平行的平行電極中間，電致發(fā)光材料斷面與多模光纖的一端連接，或者電致發(fā)光材料表面與多模光纖的一端連接。多模光纖的另一端連接光電檢測(cè)電路。如圖1所不，為本發(fā)明光學(xué)電壓傳感器的第一實(shí)施例。第一實(shí)施例選用電致發(fā)光線作為電致發(fā)光元件和電壓傳感頭。兩個(gè)平行電極都由金屬絲構(gòu)成，分為位于中心位置的內(nèi)電極和外圍的外電極，內(nèi)電極金屬絲比外電極金屬絲粗。內(nèi)電極金屬絲表面包裹一層電致發(fā)光材料，電致發(fā)光材料外部纏繞外電極金屬絲。兩個(gè)平行電極加入電場(chǎng)，電致發(fā)光材料產(chǎn)生發(fā)光，電壓傳感信號(hào)光由多模光纖傳輸?shù)焦怆姍z測(cè)電路。第一實(shí)施例中的電致發(fā)光線的結(jié)構(gòu)由里到外，包括銅絲、電致發(fā)光層、金屬絲和塑料保護(hù)層。交流電壓傳感的電致發(fā)光層的材料主要是由直徑為5-30μπι的ZnS:Cu粉末微晶顆粒組成。圖1中，銅絲位于電致發(fā)光線的中心，為內(nèi)電極，外電極為某一金屬絲。傳光用的多模光纖可用塑料光纖。為了實(shí)現(xiàn)電致發(fā)光線與多模光纖耦合，多模光纖例如是塑料光纖，在一塊固體絕緣材料如聚氯乙烯(PVC)上，鉆兩個(gè)互相垂直且互相連通的孔，分別插入電致發(fā)光線和塑料光纖，并固定位置。在電致發(fā)光線上加電壓后，發(fā)光線發(fā)出的光耦合進(jìn)塑料光纖并傳輸?shù)焦怆姍z測(cè)電路。光電檢測(cè)電路中采用S1-PIN型光電二極管作為光電探測(cè)器，通過(guò)測(cè)量光電探測(cè)器的開(kāi)路電壓獲得被測(cè)電壓信號(hào)。在一定幅值的工頻電壓作用下，上述電致發(fā)光線可產(chǎn)生中心波長(zhǎng)約為525nm的可 見(jiàn)光，將此電致發(fā)光用塑料光纖傳輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器，則探測(cè)器的開(kāi)路電壓與被測(cè)電壓有效值之間具有近似線性關(guān)系。采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，選用的電致發(fā)光線長(zhǎng)度約為2cm。工頻市內(nèi)用電通過(guò)自耦調(diào)壓器和升壓變壓器變換后接入電致發(fā)光線的兩個(gè)電極作為被測(cè)電壓，其有效值變化范圍為O 5000V，在750V范圍內(nèi)，由萬(wàn)用表(優(yōu)利德UT39E型)交流750V檔測(cè)量；PD的開(kāi)路電壓U。。用萬(wàn)用表(優(yōu)利德UT58E型)直流200mV檔測(cè)量。測(cè)量了 H)的開(kāi)路電壓U。。隨被測(cè)電壓u有效值變化的關(guān)系，一組典型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及其線性擬合結(jié)果如圖4所示，由圖可見(jiàn)，電致發(fā)光線發(fā)光的閾值電壓約為80V，發(fā)光后U。。隨被測(cè)電壓u線性變化，與上述公式
(5)一致，且電壓增大和電壓減小測(cè)量過(guò)程的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重復(fù)性較好。對(duì)被測(cè)電壓有效值為100-500V范圍內(nèi)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了線性擬合，擬合結(jié)果為u。。^ O. 01082U-0. 31355 (mV)，電壓靈敏度約為10. 8 μ V/V，其非線性誤差低于1.8%。此外，實(shí)驗(yàn)測(cè)量了傳感器輸出在室溫下的靜態(tài)穩(wěn)定性，當(dāng)輸入電壓有效值固定為200V時(shí)，Uoc在90分鐘內(nèi)電壓波動(dòng)幅度約為±0. 025mV，表明傳感器具有較好的靜態(tài)穩(wěn)定性。可見(jiàn)，利用長(zhǎng)度為2cm的電致發(fā)光線測(cè)量100疒500V的工頻電壓有效值，具有較好的線性響應(yīng)特性，即實(shí)驗(yàn)證明本發(fā)明實(shí)施例一所述的光學(xué)電傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電壓有效值的傳感與測(cè)量。如圖2所示，為本發(fā)明光學(xué)電壓傳感器的第二實(shí)施例。與實(shí)施例一不同的是，其內(nèi)電極較粗，可以承載一定大小的電流，其內(nèi)電極直徑由待測(cè)電壓的被接入電纜的實(shí)際電流大小來(lái)確定；其外電極為圓形金屬或ITO薄膜，可以使得電致發(fā)光層內(nèi)電場(chǎng)分布更加均勻。電致發(fā)光層的厚度由待測(cè)電壓來(lái)確定。當(dāng)外電極為金屬薄膜時(shí)，為了將電致發(fā)光耦合到光纖內(nèi)，應(yīng)在與光纖端面正對(duì)的外電極處開(kāi)一個(gè)與光纖芯直徑相等的小圓孔。同樣，第二實(shí)施例中的平行電極和電致發(fā)光層的外部緊密包裹一層透明塑料保護(hù)層，從而形成電致發(fā)光線。通過(guò)在固體絕緣材料((PVC塑料)上鉆兩個(gè)互相垂直且互相連通的孔，將電致發(fā)光線和多模光纖分別插入兩個(gè)孔中并固定，實(shí)現(xiàn)電致發(fā)光線與多模光纖的光耦合。在電致發(fā)光線上加電壓后，發(fā)光線發(fā)出的光耦合進(jìn)塑料光纖并傳輸?shù)焦怆姍z測(cè)電路。光電檢測(cè)電路中采用S1-PIN型光電二極管作為光電探測(cè)器，通過(guò)測(cè)量光電探測(cè)器的開(kāi)路電壓獲得被測(cè)電壓信號(hào)。
如圖3所示，為本發(fā)明光學(xué)電壓傳感器的第三實(shí)施例。第三實(shí)施例中利用設(shè)計(jì)成圓片狀的電致發(fā)光材料形成電壓傳感元件，并通過(guò)設(shè)置電致發(fā)光層的厚度實(shí)現(xiàn)不同等級(jí)電壓的測(cè)量。本實(shí)施例中兩個(gè)平行電極和電致發(fā)光層均加工成直徑相等的圓片狀，兩個(gè)金屬片作為兩個(gè)平行電極，圓片狀的電致發(fā)光材料作為電致發(fā)光層，電致發(fā)光層的上下兩個(gè)表面分別粘貼兩個(gè)電極，利用一塊固體絕緣材料將圓片狀電致發(fā)光層、兩個(gè)金屬電極和多模光纖固定在一起，電致發(fā)光層所發(fā)出的光直接耦合進(jìn)入多模光纖。在加工時(shí)，可在金屬片的一側(cè)表面涂覆一層電致發(fā)光材料，在電致發(fā)光材料的另一側(cè)表面粘結(jié)另一金屬片，兩個(gè)平行電極加入電場(chǎng)，電致發(fā)光材料產(chǎn)生發(fā)光。電致發(fā)光層的厚度應(yīng)根據(jù)被測(cè)電壓幅值大小以及所用多模光纖的芯徑來(lái)確定。在電致發(fā)光線上加電壓后，發(fā)光線發(fā)出的光耦合進(jìn)塑料光纖并傳輸?shù)焦怆姍z測(cè)電路。光電檢測(cè)電路中采用S1-PIN型光電二極管作為光電探測(cè)器，通過(guò)測(cè)量光電探測(cè)器的開(kāi)路電壓獲得被測(cè)電壓信號(hào)。本發(fā)明上述三個(gè)實(shí)施例中采用多模光纖傳輸光傳感信號(hào)，所用多模光纖可以是塑料光纖或大芯徑玻璃光纖。多模光纖芯的直徑與電致發(fā)光層的厚度相匹配，當(dāng)被測(cè)電壓幅值在1000V以內(nèi)，電致發(fā)光層的厚度為Imm時(shí)，多模光纖芯的直徑選為1mm。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明提供的光學(xué)電壓傳感器，能實(shí)現(xiàn)電壓或電場(chǎng)的遠(yuǎn)距離絕緣測(cè)量，且不需要獨(dú)立的工作光源，減小了傳感器電功率損耗，避免了光源特性不穩(wěn)定對(duì)電壓傳感性能的影響。
權(quán)利要求
1.一種基于電致發(fā)光效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器，其特征在于包括兩個(gè)平行電極，電致發(fā)光材料加工成的電致發(fā)光層，多模光纖以及光電檢測(cè)電路；電致發(fā)光層處于兩個(gè)平行電極之間，兩個(gè)平行電極引入電場(chǎng)，電致發(fā)光材料產(chǎn)生發(fā)光；電致發(fā)光層的電致發(fā)光材料的斷面或者表面連接多模光纖的一端，多模光纖的另一端連接光電檢測(cè)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)電壓傳感器，其特征在于所述的兩個(gè)平行電極分別為內(nèi)電極和外電極，都是圓形金屬絲，位于中心的內(nèi)電極表面均勻地緊密包裹電致發(fā)光層，電致發(fā)光層的外部纏繞作為外電極的另一金屬絲，內(nèi)電極比外電極粗，兩個(gè)平行電極和電致發(fā)光層的外部加工上塑料保護(hù)層形成電致發(fā)光線，通過(guò)在固體絕緣材料上鉆兩個(gè)互相垂直且互相連通的孔，然后將電致發(fā)光線和多模光纖插入兩個(gè)孔中并固定，實(shí)現(xiàn)電致發(fā)光線與多模光纖的光f禹合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)電壓傳感器，其特征在于所述的兩個(gè)平行電極分別為內(nèi)電極和外電極，內(nèi)電極為能夠承載一定電流的圓形金屬絲，內(nèi)電極表面均勻包裹電致發(fā)光層，電致發(fā)光層的外部緊密包裹外電極，外電極由一層透明導(dǎo)電薄膜構(gòu)成或者由金屬薄膜構(gòu)成；兩個(gè)平行電極和電致發(fā)光層的外部加工上塑料保護(hù)層形成電致發(fā)光線，通過(guò)在固體絕緣材料上鉆兩個(gè)互相垂直且互相連通的孔，然后將電致發(fā)光線和多模光纖插入兩個(gè)孔中并固定，實(shí)現(xiàn)電致發(fā)光線與多模光纖的光耦合，當(dāng)外電極為金屬薄膜構(gòu)成時(shí)，在與多模光纖端面正對(duì)的外電極處開(kāi)一個(gè)與多模光纖芯直徑相等的圓孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)電壓傳感器，其特征在于所述的外電極為銦錫氧化物導(dǎo)電薄膜形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)電壓傳感器，其特征在于所述的平行電極和電致發(fā)光層均加工成直徑相等的圓片狀，平行電極為金屬電極，電致發(fā)光層的上下表面分別緊密粘貼兩個(gè)平行電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)電壓傳感器，其特征在于所述的平行電極和電致發(fā)光層通過(guò)一塊固體絕緣材料與多模光纖固定在一起，電致發(fā)光層所發(fā)出的光直接耦合進(jìn)入多模光纖。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)電壓傳感器，其特征在于所述的多模光纖為塑料光纖或大芯徑玻璃光纖，多模光纖芯的直徑與電致發(fā)光層的厚度相匹配，當(dāng)被測(cè)電壓幅值在 1000V以內(nèi)，電致發(fā)光層的厚度為Imm時(shí)，多模光纖芯的直徑選為1mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)電壓傳感器，其特征在于光電檢測(cè)電路中采用S1-PIN 型光電二極管作為光電探測(cè)器；通過(guò)測(cè)量光電探測(cè)器的開(kāi)路電壓獲得被測(cè)電壓信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于電致發(fā)光效應(yīng)的光學(xué)電壓傳感器，采用電致發(fā)光線或塊狀電致發(fā)光材料作為電壓傳感元件，電致發(fā)光線主要是通過(guò)在中心圓形金屬電極表面覆蓋上電致發(fā)光材料再纏繞上另一個(gè)金屬絲電極或緊密包裹另一個(gè)圓形薄膜電極而實(shí)現(xiàn)，塊狀電致發(fā)光材料是通過(guò)片狀電致發(fā)光材料將兩個(gè)電極粘結(jié)形成。在被測(cè)電壓作用下，傳感元件將產(chǎn)生與被測(cè)電壓相關(guān)的電致發(fā)光，將光傳感信號(hào)用多模光纖傳輸?shù)焦怆姍z測(cè)電路，通過(guò)測(cè)量電致發(fā)光強(qiáng)度，獲得被測(cè)電壓。本發(fā)明提供的傳感器不需要工作光源、壽命長(zhǎng)、絕緣性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，有效避免傳統(tǒng)光學(xué)電壓傳感器中光源特性不穩(wěn)定對(duì)電壓傳感性能的影響，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確在線測(cè)量輸電線纜上的電壓。
文檔編號(hào)G01R19/00GK103018533SQ20121054873
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者李長(zhǎng)勝, 姚健, 鄭巖 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)