[发明专利]一种基于窄带光源的高分辨率电场检测探头及检测方法

说明书

本发明公开了一种基于窄带光源的高分辨率电场检测探头，包括检测系统和棒‑板电极局部放电系统；检测系统包括光纤电场检测探头，光纤电场检测探头连接有3db耦合器，3db耦合器分别连接有光电二极管、窄带光源，光电二极管连接有示波器，光纤电场检测探头位于棒‑板电极局部放电系统一侧，棒‑板电极局部放电系统包括工作台，工作台的底部设置有铜板电极，工作台顶部套设有棒电极，棒电极与铜板电极垂直且对应设置，棒电极的顶部连接有高压电源，高压电源和铜板电极接地。本发明探头具有精度高、相应速度快、体积小的特点。

技术领域

本发明属于电场测量技术领域，涉及一种基于窄带光源的高分辨率电场检测探头，还涉及采用上述探头的检测方法。

背景技术

电场的探测广泛应用于航空航天、电力系统、气象探测、医疗等多个领域。例如，在航空航天领域，为保障航天器的安全发射航天部门会在航天器发射之前对空间电场进行实时监测，以避免航天器遭受自然雷击而造成的严重损伤；在电力系统领域，精准的测量电力设备周围的电场，对电力设备的安全运行和设计制造有着重要的意义；在气象领域，对地面和空中大气电场的测量，能获取准确的气象信息，可避免一些自然灾害对人类造成的损失和伤害。因此，利用电场传感器对电场进行监测工作在众多领域起着非常重要的作用。

现有的检测方法主要分为基于电学原理和光学原理的电场检测方法。基于电学原理对电场进行测量的方法有很多，但其基本原理都是对导体传感器的表面在电场中产生的感应电荷的测量，然后根据实际测量需要接入相应的电场传感器和电路，将电场传感器感应到的电荷转换为与待测电场有一定对应关系的电流或电压信号，通过收集并分析采集的电流或电压信号得到待测电场的电场强度。但其操作复杂、抗干扰性能差、价格昂贵、精度比之于光学测量相对较低，难以推广使用。

光学电场测量主要包含功能性和非功能性光纤电场测量法。功能性光纤电场测量法主要运用了电致伸缩效应进行电场的测量；非功能性光纤电场测量法主要通过光纤进行信号传输再利用电荷感应原理获取与电场相关的电流或电压信号，再转换为光信号，从而实现电场的测量。光学原理检测的方法比之于电学原理检测方法具有绝缘性能好，响应速度快，抗干扰性强，体积小等优点，但其探头和控制器的结构相对复杂，制作成本昂贵，且电场传感器由于电光效应具有温度相关性，因此在实际应用中会影响电场测量的精确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于窄带光源的高分辨率电场检测探头，具有精度高、相应速度快、体积小的特点。

本发明另一目的是提供一种基于窄带光源的高分辨率电场检测方法。

本发明所采用的技术方案是，一种基于窄带光源的高分辨率电场检测探头，包括检测系统和棒-板电极局部放电系统；

检测系统包括光纤电场检测探头，光纤电场检测探头连接有3db耦合器，3db耦合器分别连接有光电二极管、窄带光源，光电二极管连接有示波器，光纤电场检测探头位于棒-板电极局部放电系统一侧。

本发明的特征还在于，

棒-板电极局部放电系统包括工作台，工作台的底部设置有铜板电极，工作台顶部套设有棒电极，棒电极与铜板电极垂直且对应设置，棒电极的顶部连接有高压电源，高压电源和铜板电极接地。

光纤电场检测探头包括两端开口的圆柱形套筒，套筒的内部设置有塑胶板，塑胶板上插接有陶瓷插针，陶瓷插针的一端插接有光纤，套筒远离光纤的一端设置有压电陶瓷片，陶瓷插针的端面与压电陶瓷片的端面构成以空气为介质的法珀腔，压电陶瓷片位于套筒外部的侧面上连接有电场探头光纤与3db耦合器连接。

压电陶瓷片的直径和套筒的内径相等。

法珀腔的初始腔长为0.5mm～0.6mm。

窄带光源采用DFB激光器，中心波长1550nm。