[发明专利]一种可工作于强电场环境下的电场强度传感器

说明书

技术领域

本发明属于电力设备技术领域，尤其涉及一种可工作于极强电场环境下的电场强度传感器。

背景技术

目前检测高压输电线路合成绝缘子的常用手段是用高倍望远镜目测，该方法不能看到绝缘子内部缺陷和隐蔽的缺陷；检测高压输电线路低零值悬式绝缘子常用工具是火花叉，检测时将火花叉的两金属触头分别与绝缘子的铁脚和铁帽搭接，若绝缘子绝缘性能良好，则绝缘子承压被击穿，产生火花放电。操作人员根据火花放电声音判断绝缘子是否良好，该方法受到背景光噪声限制，不能监测远距离绝缘子，短路良好绝缘子时会产生危险，不能检测合成绝缘子。红外成像仪根据温度变化监测绝缘子，不能在白天使用，且价格昂贵。传统的电场测量法由于设备本身不能直接工作于极强电场环境下，必须使用电缆或者光缆作为传输通道，这都给带电作业带来了一定的安全隐患。

发明内容

    为了克服现有绝缘子检测手段不能兼容简洁性，安全性，准确性的不足的技术问题，本发明提供了一种可工作于强电场环境下的电场强度传感器，它是一种测量高压带电绝缘子电场分布的装置，能直接工作于0-1000kV/m的电场环境下，不受电磁干扰的影响，操作简便，成本低廉，实现了高压、低压侧的完全电气隔离和非接触式操作，并且该设备可用于绝缘子表面电场分布的带电检测。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种可工作于强电场环境下的电场强度传感器，是在外壳内设有电光晶体组件，电光晶体组件连接在玻璃底板上，激光器和光电探测器分别连接在电光晶体组件的两端；

激光器的驱动电路和中央处理单元相连接；光电前置放大电路连接在光电探测器的输出端，光电前置放大电路的输出端和中央处理单元电路连接；激光器的驱动电路、光电前置放大电路和中央处理单元电路都与电池电源系统相连接。

所述的电光晶体组件是由起偏器、电光晶体和检偏器串联而成的光学晶体阵列。

所述的电光晶体组件连接在玻璃底板上，具体是在电光晶体组件和玻璃底板之间设有一层光学胶层，将电光晶体组件固化连接在玻璃底板上。

所述的外壳是由铝合金材料制成，用于激光器驱动电路、光电前置放大电路以及中央处理单元的电磁屏蔽。

所述的激光器为带有准直透镜的激光器。

    本发明的优点和有益效果是：

本发明能工作于0-1000kV/m的电场强度环境，能用于检测绝缘子运行状态，而且不会短路良好绝缘子，不受光噪声和电磁干扰的影响，操作简便，成本低廉，实现了高压，低压侧的完全电气隔离和非接触式操作。通过被测绝缘子表面电场强度的分布情况对其运行状态进行判断。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：电光晶体组件1,玻璃底板2,激光器3,光电探测器4,激光器驱动电路5,光电前置放大电路6,外壳7,中央处理单元电路8, 电池电源系统9。

具体实施方式

本发明是一种可工作于强电场环境下的电场强度传感器，如图1所示，图1是本发明的结构示意图。本发明是包括电光晶体组件1、激光器3、光电探测器4，玻璃底板2，电池电源系统9，中央处理单元电路8构成。

本发明是在外壳7内设有电光晶体组件1，电光晶体组件1连接在玻璃底板2上，激光器3和光电探测器4分别连接在电光晶体组件1的两端。

激光器的驱动电路5用以控制激光器工作的电压和温度，和中央处理单元电路8进行电气连接，其设定值由中央处理单元电路8电路给定并实时调整。

光电前置放大电路6用以将光电探测器4输出的微弱电信号进行线性放大，连接在光电探测器4的输出。同时光电前置放大电路6输出和中央处理单元电路8连接，输出结果由中央处理单元电路8接收。

激光器的驱动电路5、光电前置放大电路6和中央处理单元电路8都与电池电源系统9相连接，都由电池电源系统9供电。电池电源系统9的充电和放电控制由中央处理单元电路8进行设定和实时控制。

通过带有准直透镜的激光器3和探测器4固定于电光晶体组件1的两端，使用光学胶将电光晶体组件1固化在玻璃底板2上。具体是在电光晶体组件1和玻璃底板2之间设有一层光学胶层，从而将电光晶体组件1固化连接在玻璃底板2上。

使用激光器驱动电路5加载功率和波长稳定的输出光。外部电场信号作用于穿过电光晶体组件1的空间光，通过用光电前置放大电路6对光信号解调，通过中央处理单元计算出传感头内的电场强度数值。