CN105044476B - 电场测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电场测量装置,包括:支架,支架上依次安装有起偏器、波片和检偏器;其中,起偏器、波片和检偏器相间隔地设置,且波片和检偏器之间具有液体容纳空间。本发明中的电场测量装置解决了现有技术中的电场传感器无法对狭小空间内的电场进行测量的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电气测量领域,具体而言,涉及一种电场测量装置。
背景技术
电场是电力学科中一个非常重要的物理量。通常,电场都是通过软件仿真或者计算的方法获取的,其准确性需要经过实际测量进行验证。在有些情况下,由于未知电场区域的情况非常复杂,无法通过软件仿真或计算获得电场,只能通过实际测量获取电场值。
变压器是电力系统中非常重要的组成部分之一,其内部油纸绝缘的油道非常狭小,油中电场的分布情况通常是由计算或者仿真获得的,缺乏实际的测量装置。而现有的电场传感器结构比较大,只适用于在开放空间开展电场测量,无法导入变压器内部对变压器内油中的电场进行在线测量。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电场测量装置,以解决现有技术中的电场传感器无法对狭小空间内的电场进行测量的问题。
为了实现上述目的,本发明提供了一种电场测量装置,包括:支架,支架上依次安装有起偏器、波片和检偏器;其中,起偏器、波片和检偏器相间隔地设置,且波片和检偏器之间具有液体容纳空间。
进一步地,支架包括主壳体和第一密封盖,第一密封盖与主壳体之间形成第一密封腔,起偏器和波片安装在第一密封腔内。
进一步地,第一密封腔内具有第一环形槽和第二环形槽,第一环形槽由设置在主壳体上的第一槽段和设置在第一密封盖上的第二槽段构成,第二环形槽由设置在主壳体上的第三槽段和设置在第一密封盖上的第四槽段构成,起偏器安装在第一环形槽内,波片设置在第二环形槽内。
进一步地,支架包括主壳体和第二密封盖,第二密封盖和主壳体之间形成第二密封腔,检偏器安装在第二密封腔内。
进一步地,第二密封腔内具有第三环形槽,第三环形槽由设置在主壳体上的第五槽段和设置在第二密封盖上的第六槽段构成,检偏器安装在第三环形槽内。
进一步地,主壳体上设置有安装槽,第一密封盖包括相互连接的第一固定部和第一遮挡部,第二密封盖包括相互连接的第二固定部和第二遮挡部,第一固定部和第二固定部的延伸方向均沿主壳体的轴线方向延伸,第一遮挡部和第二遮挡部均插设在安装槽内,第一遮挡部和第二遮挡部之间形成液体容纳空间。
进一步地,安装槽的横截面为弧形,第一固定部和第二固定部均为弧形板,第一固定部和第二固定部的内径均与安装槽的内径相同;第一遮挡部和第二遮挡部为圆形板,第一遮挡部和第二遮挡部的直径均与安装槽的内径相同。
进一步地,电场测量装置还包括:准直器,准直器安装在支架的远离检偏器的一端;耦合器,耦合器安装在支架的远离起偏器的一端;其中,准直器、起偏器、波片、检偏器和耦合器的中心线均在同一条直线上。
进一步地,电场测量装置还包括:保偏光纤,保偏光纤与准直器连接,且保偏光纤的自由端安装有第一光纤接头;多模光纤,多模光纤与耦合器连接,且多模光纤的自由端安装有第二光纤接头。
进一步地,支架为石英支架。
本发明中的电场测量装置包括支架和安装在支架上的起偏器、波片和检偏器,且波片和检偏器之间具有液体容纳空间,这样,当将待检测的液体介质放置在该液体容纳空间内,便可以实现对该液体介质电场的测量。
本发明中的电场测量装置将起偏器、波片和检偏器集中到支架上,可以将该整体的电场测量装置导入到液体介质的内部对该液体介质进行电场测量,且该电场测量装置具有结构简单、紧凑的优点,解决了现有技术中的电场传感器无法对对狭小空间内的电场进行测量的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1示出了根据本发明的电场测量装置的实施例的结构示意图;
图2示出了图1中的电场测量装置的拆分图;以及
图3示出了图1中的电场测量装置的起偏器的偏振方向、检偏器的偏振方向和波片的光轴方向与电场方向的夹角示意图。
其中,上述附图包括以下附图标记:
10、支架;11、液体容纳空间;12、主壳体;12a、安装槽;13、第一密封盖;13a、第一固定部;13b、第一遮挡部;14、第二密封盖;14a、第二固定部;14b、第二遮挡部;15、第一环形槽;16、第二环形槽;17、第三环形槽;20、起偏器;30、波片;40、检偏器;50、准直器;60、耦合器;70、保偏光纤;80、多模光纤;91、第一光纤接头;92、第二光纤接头。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本实施例提供了一种电场测量装置,请参考图1至图3,该电场测量装置包括:支架10,支架10上依次安装有起偏器20、波片30和检偏器40;其中,起偏器20、波片30和检偏器40相间隔地设置,且波片30和检偏器40之间具有液体容纳空间11。
本实施例中的电场测量装置包括支架10和安装在支架10上的起偏器20、波片30和检偏器40,且波片30和检偏器40之间具有液体容纳空间11,这样,当将待检测的液体介质放置在该液体容纳空间11内,便可以实现对该液体介质电场的测量。
本实施例中的电场测量装置将起偏器20、波片30和检偏器40集中到支架10上,可以将该整体的电场测量装置导入到液体介质的内部对该液体介质进行电场测量,且该电场测量装置具有结构简单、紧凑的优点,解决了现有技术中的电场传感器无法对对狭小空间内的电场进行测量的问题。
在本实施例中,支架10包括主壳体12和第一密封盖13,第一密封盖13与主壳体12之间形成第一密封腔,起偏器20和波片30安装在第一密封腔内。本实施例通过设置第一密封盖13,可以比较方便地实现对起偏器20和波片30的安装。
在本实施例中,第一密封腔内具有第一环形槽15和第二环形槽16,第一环形槽15由设置在主壳体12上的第一槽段和设置在第一密封盖13上的第二槽段构成,第二环形槽16由设置在主壳体12上的第三槽段和设置在第一密封盖13上的第四槽段构成,起偏器20安装在第一环形槽15内,波片30设置在第二环形槽16内。本实施例通过设置第一环形槽15和第二环形槽16,可以比较方便地实现起偏器20和波片30的固定。
在本实施例中,支架10包括主壳体12和第二密封盖14,第二密封盖14和主壳体12之间形成第二密封腔,检偏器40安装在第二密封腔内。本实施例通过设置第二密封盖14,可以比较方便地实现检偏器40的安装。
在本实施例中,第二密封腔内具有第三环形槽17,第三环形槽17由设置在主壳体12上的第五槽段和设置在第二密封盖14上的第六槽段构成,检偏器40安装在第三环形槽17内。本实施例通过设置第三环形槽17,可以比较方便地实现对检偏器40的固定。
在本实施例中,第一密封盖13和第二密封盖14均粘接在主壳体12上。起偏器20粘接在第一环形槽15内,波片30粘接在第二环形槽16内,检偏器40粘接在第三环形槽17内。
在本实施例中,主壳体12上设置有安装槽12a,第一密封盖13包括相互连接的第一固定部13a和第一遮挡部13b,第二密封盖14包括相互连接的第二固定部14a和第二遮挡部14b,第一固定部13a和第二固定部14a的延伸方向均沿主壳体12的轴线方向延伸,第一遮挡部13b和第二遮挡部14b均插设在安装槽12a内,第一遮挡部13b和第二遮挡部14b之间形成液体容纳空间11。
在本实施例中,通过使第一密封盖13包括第一固定部13a和第一遮挡部13b,可以比较方便地实现对起偏器20和波片30的固定和遮挡,通过使第二密封盖14包括第二固定部14a和第二遮挡部14b,可以比较方便地实现对检偏器40的固定和遮挡。
在本实施例中,安装槽12a的横截面为弧形,第一固定部13a和第二固定部14a均为弧形板,第一固定部13a和第二固定部14a的内径均与安装槽12a的内径相同;第一遮挡部13b和第二遮挡部14b为圆形板,第一遮挡部13b和第二遮挡部14b的直径均与安装槽12a的内径相同。这样设置,可以比较比较方便地提高第一密封腔和第二密封腔的密封效果。
在本实施例中,电场测量装置还包括:准直器50,准直器50安装在支架10的远离检偏器40的一端;耦合器60,耦合器60安装在支架10的远离起偏器20的一端;其中,准直器50、起偏器20、波片30、检偏器40和耦合器60的中心线均在同一条直线上。
在本实施例中,起偏器20、波片30和检偏器40均为圆盘状,起偏器20、波片30和检偏器40的中心线即为各自的光轴。
本实施例通过设置准直器50和耦合器60,可以比较方便地将激光通过准直器50准直成一束平行光,并使将偏振光通过耦合器60耦合进入其后的光纤内,从而输出携带电场信息的光信号。
在本实施例中,电场测量装置还包括:保偏光纤70,保偏光纤70与准直器50连接,且保偏光纤70的自由端安装有第一光纤接头91;多模光纤80,多模光纤80与耦合器60连接,且多模光纤80的自由端安装有第二光纤接头92。
本实施例通过设置保偏光纤70,可以保证输入的光信号的高偏振比。本实施例通过设置多模光纤80,可以比较方便地输出光信号,并可以提高该光信号的传输效率。
在本实施例中,支架10为石英支架。本发明由石英材料构成,从而可以减小由于测量装置的导入对待测电场所产生的畸变,提高测量的有效性。
本实施例中的电场测量装置是一种用于液体介质空间电场测量的紧凑型的传感器结构,可以改变现有的电场测量传感器使用分立的元器件、只适用于开放空间的不足,该结构能够把分立的光学元器件(包括准直器、起偏器、波片、检偏器和耦合器)高度集成到一个体积小、结构紧凑的传感器单元,非常适合有限空间中的电场在线测量。
本实施例给出的主体石英支架内设有镜片槽(第一环形槽15、第二环形槽16和第三环形槽17),用来固定起偏器20、1/4波片(即波片30)和检偏器40等镜片。将镜片放入凹槽后,对起偏器、检偏器和1/4波片的角度旋转调节。当调节镜片的角度达到要求之后,对镜片进行胶粘固定。
本实施例给出的结构包括“L”形的石英密封装置(第一密封盖13和第二密封盖14),可以通过胶粘的方式固定到主体石英支架(主壳体12)上,在石英密封装置内部有用于固定起偏器、1/4波片和检偏器的凹槽,这些凹槽是和主体石英支架上的凹槽一一对应的。石英密封装置的作用是隔绝液体电介质,在将传感器导入液体介质内部时,起到隔离保护传感器内部光学镜片的作用,防止液体电介质腐蚀所接触的光学器件或胶粘结构。
在本申请中,将起偏器、1/4波片和检偏器分别放置在相应的镜片槽内,调整好角度后用胶粘的方式进行固定。同时也把“L”形石英密封装置胶粘固定到主体石英支架上。
如图3所示,起偏器和检偏器的偏振方向相互垂直,起偏器的偏振方向和电场方向的夹角45°,检偏器的偏振方向和电场方向的夹角135°,1/4波片和电场方向平行。其中,在图3中,x轴代表电场的方向,y轴代表与电场垂直的方向,L1为检偏器40的偏振方向,L2为起偏器20的偏振方向,L3为波片30的光轴的方向。
在本申请中,传感器使用的光源为输出线偏振光的激光器,光源发出的线偏振光经过第一光纤接头91、保偏光纤70传输到准直器50。通过光纤输入光信号,可以实现光源外置,通过保偏光纤70输入光信号可以保证输入光信号的高偏振比。
激光通过准直器50被准直成一束平行光进入传感器,平行光经过起偏器20被设定其偏振的方向,被设定偏振方向的偏振光经过1/4波片(波片30),形成圆偏振光。
圆偏振光经过电场区域里的液体容纳空间11中的液体介质,形成携带电场信息的椭圆偏光,椭圆偏振光经过检偏器40检偏成为携带电场信息的线偏振光。
线偏振光经过耦合器60耦合进入多模光纤80,从而输出携带电场信息的光信号,通过多模光纤80输出光信号可以提高光强的传输效率。
输出的光信号可以输入光电探测器,测得输出光强即可获得液体容纳空间11内液体电介质的电场情况。
从以上的描述中,可以看出,本发明上述的实施例实现了如下技术效果:
本实施例中的电场测量装置将起偏器20、波片30和检偏器40集中到支架10上,可以将该整体的电场测量装置导入到液体介质的内部对该液体介质进行电场测量,且该电场测量装置具有结构简单、紧凑的优点,解决了现有技术中的电场传感器无法对对狭小空间内的电场进行测量的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电场测量装置,其特征在于,包括:
支架(10),所述支架(10)上依次安装有起偏器(20)、波片(30)和检偏器(40);
其中,所述起偏器(20)、所述波片(30)和所述检偏器(40)三者相间隔地设置,且所述波片(30)和所述检偏器(40)之间具有液体容纳空间(11);
所述支架(10)包括主壳体(12)和第一密封盖(13),所述第一密封盖(13)与所述主壳体(12)之间形成第一密封腔,所述起偏器(20)和所述波片(30)安装在所述第一密封腔内;
所述第一密封腔内具有第一环形槽(15)和第二环形槽(16),所述第一环形槽(15)由设置在主壳体(12)上的第一槽段和设置在所述第一密封盖(13)上的第二槽段构成,所述第二环形槽(16)由设置在所述主壳体(12)上的第三槽段和设置在所述第一密封盖(13)上的第四槽段构成,所述起偏器(20)安装在所述第一环形槽(15)内,所述波片(30)设置在所述第二环形槽(16)内。
2.根据权利要求1所述的电场测量装置,其特征在于,所述支架(10)包括主壳体(12)和第二密封盖(14),所述第二密封盖(14)和所述主壳体(12)之间形成第二密封腔,所述检偏器(40)安装在所述第二密封腔内。
3.根据权利要求2所述的电场测量装置,其特征在于,所述第二密封腔内具有第三环形槽(17),所述第三环形槽(17)由设置在所述主壳体(12)上的第五槽段和设置在所述第二密封盖(14)上的第六槽段构成,所述检偏器(40)安装在所述第三环形槽(17)内。
4.根据权利要求2所述的电场测量装置,其特征在于,所述主壳体(12)上设置有安装槽(12a),所述第一密封盖(13)包括相互连接的第一固定部(13a)和第一遮挡部(13b),所述第二密封盖(14)包括相互连接的第二固定部(14a)和第二遮挡部(14b),所述第一固定部(13a)和所述第二固定部(14a)的延伸方向均沿所述主壳体(12)的轴线方向延伸,所述第一遮挡部(13b)和所述第二遮挡部(14b)均插设在所述安装槽(12a)内,所述第一遮挡部(13b)和所述第二遮挡部(14b)之间形成所述液体容纳空间(11)。
5.根据权利要求4所述的电场测量装置,其特征在于,所述安装槽(12a)的横截面为弧形,所述第一固定部(13a)和所述第二固定部(14a)均为弧形板,所述第一固定部(13a)和所述第二固定部(14a)的内径均与所述安装槽(12a)的内径相同;所述第一遮挡部(13b)和所述第二遮挡部(14b)为圆形板,所述第一遮挡部(13b)和所述第二遮挡部(14b)的直径均与所述安装槽(12a)的内径相同。
6.根据权利要求1所述的电场测量装置,其特征在于,所述电场测量装置还包括:
准直器(50),所述准直器(50)安装在所述支架(10)的远离所述检偏器(40)的一端;
耦合器(60),所述耦合器(60)安装在所述支架(10)的远离所述起偏器(20)的一端;
其中,所述准直器(50)、所述起偏器(20)、所述波片(30)、所述检偏器(40)和所述耦合器(60)的中心线均在同一条直线上。
7.根据权利要求6所述的电场测量装置,其特征在于,所述电场测量装置还包括:
保偏光纤(70),所述保偏光纤(70)与所述准直器(50)连接,且所述保偏光纤(70)的自由端安装有第一光纤接头(91);
多模光纤(80),所述多模光纤(80)与所述耦合器(60)连接,且所述多模光纤(80)的自由端安装有第二光纤接头(92)。
8.根据权利要求1所述的电场测量装置,其特征在于,所述支架(10)为石英支架。
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