一種采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器和測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器，包括串聯(lián)連接的克爾細(xì)胞透光體，克爾細(xì)胞透光體外周環(huán)繞設(shè)置有消光裝置，消光裝置包括兩片疊加在一起的偏振片，偏振片的偏振方向互相垂直、且分別與克爾細(xì)胞透光體中軸線之間的夾角為45度；串聯(lián)連接的克爾細(xì)胞透光體的信號輸入端、沿信號輸入方向依次設(shè)置有第一光纖準(zhǔn)直器、起偏器和第一波片，串聯(lián)連接的克爾細(xì)胞透光體的信號輸出端、沿信號輸出方向依次設(shè)置有第二波片、檢偏器和第二光纖準(zhǔn)直器；其中，起偏器與檢偏器的偏振方向正交。串聯(lián)連接的克爾細(xì)胞透光體外周設(shè)置的消光裝置，有效的減少光照對傳感器的影響，同時(shí)多個(gè)克爾細(xì)胞透光體串聯(lián)連接增加了每一個(gè)克爾細(xì)胞透光體的安全性。
【專利說明】
一種采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器和測量系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及克爾傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器和測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]空氣中空間電場的準(zhǔn)確測量在科學(xué)研究和工程實(shí)踐中具有廣泛的應(yīng)用，在電氣設(shè)備中，能夠測量精確的傳感器可以幫助我們更好的測量設(shè)備中的空間電場，準(zhǔn)確有效的判斷出設(shè)備的絕緣狀況以及線路是否異常。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，基于克爾效應(yīng)的電場測量技術(shù)也逐步發(fā)展與成熟起來，克爾效應(yīng)是指放在電場中的物質(zhì)，由于其分子受到電力作用而發(fā)生取向(偏轉(zhuǎn))，呈現(xiàn)各向異性，結(jié)果產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，即沿兩個(gè)不同方向物質(zhì)對光的折射能力有所不同，而本來有雙折射性質(zhì)的晶體，它的雙折射性質(zhì)會發(fā)生變化。對于應(yīng)用克爾效應(yīng)的測量系統(tǒng)，大多是將測量樣品浸沒在克爾液體中，這樣可以利用液體的克爾效應(yīng)測量電場，現(xiàn)如今將克爾液體集成到克爾細(xì)胞透光體內(nèi)制造成傳感器。其中，克爾液指可以引起克爾效應(yīng)的液體。
[0004]但是，將克爾液體集成到克爾細(xì)胞透光體中形成的傳感器由于細(xì)胞中封裝的克爾液體較少，容易受到測量時(shí)外界環(huán)境的干擾，影響測量精度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型實(shí)施例中提供了一種采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的克爾傳感器無法排除外界干擾，影響測量精度的問題。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型實(shí)施例公開了如下技術(shù)方案:
[0007]本實(shí)用新型公開了一種采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器，包括:
[0008]串聯(lián)連接的克爾細(xì)胞透光體，所述克爾細(xì)胞透光體外周環(huán)繞設(shè)置有消光裝置，所述消光裝置包括兩片疊加在一起的偏振片，所述偏振片的偏振方向互相垂直、且分別與所述克爾細(xì)胞透光體中軸線之間的夾角為45度；
[0009]所述串聯(lián)連接的克爾細(xì)胞透光體的信號輸入端、沿信號輸入方向依次設(shè)置有第一光纖準(zhǔn)直器、起偏器和第一波片，所述串聯(lián)連接的克爾細(xì)胞透光體的信號輸出端、沿信號輸出方向依次設(shè)置有第二波片、檢偏器和第二光纖準(zhǔn)直器;其中，所述起偏器與檢偏器的偏振方向正交。
[0010]優(yōu)選地，所述消光裝置包括消光板，所述消光板邊緣依次連接、且環(huán)繞設(shè)置于所述克爾細(xì)胞透光體外周。
[0011]優(yōu)選地，所述消光板與所述克爾細(xì)胞透光體之間的距離為0.l-5mm。
[0012]優(yōu)選地，所述消光裝置包括四塊消光板，所述四塊消光板邊緣依次垂直連接、且環(huán)繞設(shè)置于所述克爾細(xì)胞透光體外周。
[0013]優(yōu)選地，所述串聯(lián)連接的克爾細(xì)胞透光體的數(shù)量為兩個(gè)。
[0014]優(yōu)選地，所述克爾細(xì)胞透光體設(shè)置為圓柱體結(jié)構(gòu)，所述圓柱體結(jié)構(gòu)的橫截面直徑為I Omm、長度為40_，且所述圓柱體結(jié)構(gòu)的中空內(nèi)腔填充克爾液。
[0015]優(yōu)選地，所述消光板的長度為85mm。
[0016]優(yōu)選地，所述偏振片設(shè)置為聚乙烯醇薄膜。
[0017]優(yōu)選地，所述起偏器和檢偏器的消光比為10000:1。
[0018]本實(shí)用新型公開了一種采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器測量系統(tǒng)，包括:保偏光纖、多膜光纖、激光源、信息采集單元以及克爾傳感器；
[0019]所述克爾傳感器信號輸入端通過所述保偏光纖與所述激光源連接，所述克爾傳感器信號輸出端通過所述多膜光纖與所述信息采集單元連接。
[0020]本實(shí)用新型的有益效果包括:本實(shí)用新型公開的克爾傳感器，通過使用將克爾細(xì)胞透光體串聯(lián)連接的方式來延長光程，因?yàn)閱蝹€(gè)克爾細(xì)胞透光體的長度有限，且通過單個(gè)克爾細(xì)胞透光體來延長光程的制造難度較大。同時(shí)，串聯(lián)連接的克爾細(xì)胞透光體增加了每一個(gè)克爾細(xì)胞透光體的安全性，在某一個(gè)壞了以后可以及時(shí)更換，因此，增加了克爾傳感器的適應(yīng)性。另外，本實(shí)用新型提供的克爾傳感器在克爾細(xì)胞透光體的外周環(huán)繞設(shè)置有消光裝置，消光裝置在光照環(huán)境下可對光照進(jìn)行消光處理，消光裝置可大大降低環(huán)境光照的干擾，并延長工作時(shí)間，從而提高測量精度。
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種基于采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖1-圖3中，符號表不:
[0026]1-克爾細(xì)胞透光體，2-消光裝置，3-第一光纖準(zhǔn)直器，4-起偏器，5-第一波片，6_第二波片，7-檢偏器，8-第二光纖準(zhǔn)直器，9-保偏光纖，10-多膜光纖，11-激光源，12-信息采集單元。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器和測量系統(tǒng)，為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0028]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0029]首先對本實(shí)用新型實(shí)施例的采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器進(jìn)行說明，參見圖1，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器結(jié)構(gòu)示意圖，包括:串聯(lián)連接的克爾細(xì)胞透光體I，克爾細(xì)胞透光體I外周環(huán)繞設(shè)置有消光裝置2，消光裝置2包括兩片疊加在一起的偏振片，偏振片的偏振方向互相垂直、且分別與克爾細(xì)胞透光體I中軸線之間的夾角為45度。
[0030]其中克爾細(xì)胞透光體I設(shè)置為圓柱體結(jié)構(gòu)，圓柱體結(jié)構(gòu)的橫截面直徑為10_、長度為40mm，且所述圓柱體結(jié)構(gòu)的中空內(nèi)腔填充克爾液?？藸柤?xì)胞透光體I的細(xì)胞壁為光學(xué)玻璃通過特殊工藝燒制、且無氣泡密封。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的克爾傳感器采用串聯(lián)的克爾細(xì)胞透光體I的形式延長光程的同時(shí)減小單個(gè)克爾細(xì)胞的制造難度，通過改變克爾細(xì)胞的尺寸可調(diào)節(jié)測量的精度?？藸柤?xì)胞透光體I內(nèi)填充有克爾液，克爾液選用去離子純凈水，這種克爾液的克爾系數(shù)高，而且對細(xì)胞壁的損傷小。
[0031]消光裝置2環(huán)繞設(shè)置于克爾細(xì)胞透光體I外周，所以消光裝置2可以設(shè)置為與克爾細(xì)胞透光體I外表面匹配的圓柱形，也可以設(shè)置為多塊消光板邊緣依次連接、且環(huán)繞設(shè)置在克爾細(xì)胞透光體I外周的形式。上述兩種形式不應(yīng)該作為本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際情況選擇其他形式的消光裝置2，只要能夠起到消光作用，其均應(yīng)當(dāng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0032]如圖2，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]本實(shí)施例提供的消光裝置2設(shè)置為四塊消光板，四塊消光板邊緣依次連接、且環(huán)繞設(shè)置于克爾細(xì)胞透光體I的外周，此時(shí)相鄰消光板之間可為垂直關(guān)系，也可以是相鄰消光板之間的夾角大于90度，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需要選擇。圖2所示的相鄰消光板之間是垂直關(guān)系，每塊消光板與克爾細(xì)胞透光體I之間的最小距離和最大距離均相等。
[O O3 4 ]另外，消光板與克爾細(xì)胞透光體I之間的距離設(shè)置為0.1 - 5 mm，當(dāng)消光板為圓柱形時(shí)，消光板與克爾細(xì)胞透光體I之間的距離相同，當(dāng)消光板為四塊連接的形式時(shí)，消光板與克爾細(xì)胞透光體I之間的最小距離為0.1mm，最大距離為5mm。本實(shí)施例提供的四塊消光板中，每塊消光板的橫截面積為3X 12mm2，長度為85mm，在現(xiàn)實(shí)情況下克爾細(xì)胞透光體I的長度依據(jù)克爾傳感器中克爾細(xì)胞的個(gè)數(shù)而定。本實(shí)施例提供的克爾傳感器中克爾細(xì)胞透光體I的個(gè)數(shù)為2個(gè)。
[0035]消光裝置2是由疊加在一起的偏振片構(gòu)成，偏振片的偏振方向互相正交，且兩個(gè)偏振片的偏振方向分別與克爾細(xì)胞透光體中軸線之間的夾角為45度，可以對外界環(huán)境中的光強(qiáng)造成最大程度的衰減，減少外界光照以及因光照產(chǎn)生的溫度變化對克爾傳感器靈敏度的影響。
[0036]兩個(gè)偏振片膠裝在一起組合成消光板，偏振片使用高分子化合物聚乙烯醇薄膜為基片制作而成，不含有金屬顆粒。
[0037]在串聯(lián)連接的克爾細(xì)胞透光體I的信號輸入端、沿信號輸入方向設(shè)置有第一光纖準(zhǔn)直器3、起偏器4和第一波片5，串聯(lián)連接的克爾細(xì)胞透光體I的信號輸出端、沿信號輸出方向依次設(shè)置有第二波片6、檢偏器7和第二光纖準(zhǔn)直器8，起偏器4與檢偏器7的偏振方向正交。
[0038]其中，起偏器4和檢偏器7的消光比為10000:1，偏振方向正交，起偏器4為我們提供了測量所需要的偏振光，檢偏器7用來檢查平面線偏振光，第一波片5和第二波片6的目的是用于增加兩偏振分量之間的相位差，起到測量精度的作用。光線準(zhǔn)直器可以將光纖內(nèi)的傳輸光轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)直光(平行光)，或?qū)⑼饨缙叫?近似平行)光耦合至單模光纖內(nèi)。
[0039]參見圖3，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種基于采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，測量系統(tǒng)包括:保偏光纖9、多膜光纖10、激光源11、信息采集單元12和克爾傳感器。
[0040]其中克爾傳感器信號輸入端通過保偏光纖9與激光源11連接，克爾傳感器信號輸出端通過多膜光纖10與信號采集單元12連接，克爾傳感器采用有機(jī)玻璃封裝。
[0041]由上述實(shí)施例可見，本實(shí)用新型公開的克爾傳感器，包括串聯(lián)連接的克爾細(xì)胞透光體I，串聯(lián)連接的克爾細(xì)胞透光體I增加了每個(gè)克爾細(xì)胞透光體I的細(xì)胞安全性，在某一個(gè)壞了以后可以及時(shí)更換，另外，串聯(lián)設(shè)置的克爾細(xì)胞透光體I的光程可控性強(qiáng)，可以通過增加或減少串聯(lián)的克爾細(xì)胞透光體I個(gè)數(shù)來調(diào)節(jié)測量精度。另外，在克爾細(xì)胞透光體I外周環(huán)繞設(shè)置有消光裝置2，消光裝置2減少外界環(huán)境光照對克爾傳感器的影響，并且排除了環(huán)境光照對克爾細(xì)胞透光體I的影響，具有較高的準(zhǔn)確性。對于一般的克爾細(xì)胞透光體I，由于細(xì)胞較小，容易因?yàn)榄h(huán)境光強(qiáng)出現(xiàn)溫度變化，在對環(huán)境光照進(jìn)行消光處理后，可以大大降低環(huán)境光照的干擾，延長工作時(shí)間。
[0042]需要說明的是，在本文中，諸如“第一”和“第二”等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0043]以上所述僅是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本實(shí)用新型。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器，其特征在于，包括: 串聯(lián)連接的克爾細(xì)胞透光體(I)，所述克爾細(xì)胞透光體(I)外周環(huán)繞設(shè)置有消光裝置(2)，所述消光裝置(2)包括兩片疊加在一起的偏振片，所述偏振片的偏振方向互相垂直、且分別與所述克爾細(xì)胞透光體(I)中軸線之間的夾角為45度； 所述串聯(lián)連接的克爾細(xì)胞透光體(I)的信號輸入端、沿信號輸入方向依次設(shè)置有第一光纖準(zhǔn)直器(3)、起偏器(4)和第一波片(5)，所述串聯(lián)連接的克爾細(xì)胞透光體(I)的信號輸出端、沿信號輸出方向依次設(shè)置有第二波片(6)、檢偏器(7)和第二光纖準(zhǔn)直器(8);其中，所述起偏器(4)與檢偏器(7)的偏振方向正交。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器，其特征在于，所述消光裝置(2)包括消光板，所述消光板邊緣依次連接、且環(huán)繞設(shè)置于所述克爾細(xì)胞透光體(I)外周。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器，其特征在于，所述消光板與所述克爾細(xì)胞透光體(I)之間的距離為0.1-5_。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器，其特征在于，所述消光裝置(2)包括四塊消光板，所述四塊消光板邊緣依次垂直連接、且環(huán)繞設(shè)置于所述克爾細(xì)胞透光體(I)外周。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器，其特征在于，所述串聯(lián)連接的克爾細(xì)胞透光體(I)的數(shù)量為兩個(gè)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器，其特征在于，所述克爾細(xì)胞透光體(I)設(shè)置為圓柱體結(jié)構(gòu)，所述圓柱體結(jié)構(gòu)的橫截面直徑為10mm、長度為40mm，且所述圓柱體結(jié)構(gòu)的中空內(nèi)腔填充克爾液。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器，其特征在于，所述消光板的長度為85mm。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器，其特征在于，所述偏振片設(shè)置為聚乙烯醇薄膜。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器，其特征在于，所述起偏器(4)和檢偏器(7)的消光比為10000:1。10.—種基于采用消光處理技術(shù)的克爾傳感器測量系統(tǒng)，其特征在于，包括:保偏光纖(9)、多膜光纖(10)、激光源(11)、信息采集單元(12)以及權(quán)利要求1-9任一所述的克爾傳感器； 所述克爾傳感器信號輸入端通過所述保偏光纖(9)與所述激光源(11)連接，所述克爾傳感器信號輸出端通過所述多膜光纖(10)與所述信息采集單元(12)連接。
【文檔編號】G01R29/12GK205539214SQ201620079725
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月27日
【發(fā)明人】彭慶軍, 許航, 陳曉云, 王達(dá)達(dá)
【申請人】云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院