CN108693413B - 旋转式光学电场传感器及其测定电场方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于电场测量技术领域的一种旋转式光学电场传感器及其测定电场方法。所述传感器包括激光二极管驱动器、激光二极管、光学电场传感头、光电探测器、信号处理系统以及光电转速传感器，通过金属感应极板感应待测电场强度，光信号经旋转的光学电场传感头到达光电探测器，用光电转速传感器测量传感头的旋转速度，将光电探测器输出的电信号及光电转速传感器的转速分别送到信号处理系统。所述测定电场方法即采用卡尔曼滤波算法滤除信号中的噪声，将信号传递到电压信号处理单元，分离出交流分量和直流分量，得到调制量及待测电场强度。本发明可消除光强、温度等因素对传感器稳定性的影响，以及电荷漂移对传感器测量精度的影响，提高测量精度。

Description

旋转式光学电场传感器及其测定电场方法

技术领域

本发明属于电场测量技术领域，尤其涉及一种旋转式光学电场传感器及其测定电场方法。

背景技术

近年来随着电网运行电压等级的大幅提高，电场测量在电力系统中具有更为广泛的应用，例如：输变电设备状态监测、电气设备合理选择、高电压试验与电晕放电研究、高压系统电磁环境分析等。传统电场测量装置因体积大、绝缘困难、响应频带窄、动态范围小等缺点难以满足现代电力测量需求。光学电场传感器采用晶体材料作为传感介质，利用线偏振光经过置于外加电场中的电光材料时，偏振方向改变的角度与外加电场成正比的特性，实现对电场的测量。由于其绝缘性能好、抗电磁干扰强、稳定性高等优点具有广阔的应用前景。现有的光学电场传感器大多是开环系统，传感器长期运行稳定性和测量精度容易受光强、温度、漂移电荷等因素的影响。目前改善稳定性和测量精度的典型思路是：利用光强和温度等干扰因素变化较为缓慢的特点，在传感器的输出中将光强、温度等干扰因素的输出作为直流分量来处理，再将调制的交流信号和直流分量相除，可以在一定程度上消除影响。但此方法只适用于交流电场，且未能消除电荷漂移及空间电荷对传感器输出的影响。对于直流电场的测量，调制信号中只有直流分量，不包含交流分量，因而难以通过上述方法来改善传感器性能。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种旋转式光学电场传感器及其测定电场方法，其特征在于，一种旋转式光学电场传感器，包括沿光路传输方向依次连接的激光二极管驱动器1、激光二极管2、光学电场传感头10、光电探测器11；其中，光学电场传感头10包括依次封装在由绝缘材料制成的传感头壳体中的第一准直器3、起偏器4、四分之一波片5、电光传感晶体6、检偏器7、第二准直器8；光电转速传感器9放置于光学电场传感头10的一端，与所述旋转式光学电场传感器分别连接至信号处理系统15，所述信号处理系统15包括依次连接的模拟信号数据采集系统12、滤波单元13、电压信号处理单元14。

所述光学电场传感头10放置在与待测电场方向垂直的平面内，传感头10在电动机28的带动下，以光路传输方向为旋转轴旋转。

一种旋转式光学电场传感器，包括沿光路传输方向依次连接的激光二极管驱动器1、激光二极管2、光学电场传感系统32、光电探测器11，所述光学电场传感系统32包括依次连接的第一光纤滑环16、光学电场传感头10、第二光纤滑环17，以及光电转速传感器9和电动机28，其中，光学电场传感头10包括依次封装在由绝缘材料制成的传感头壳体中的第一准直器3、起偏器4、四分之一波片5、电光传感晶体6、检偏器7、第二准直器8；所述第一光纤滑环16安装在第一光纤滑环安装板18上，布置于传感头10的输入端，使激光二极管2发出的静止的光信号传输到旋转的传感头，第二光纤滑环17安装在第二光纤滑环安装板21上，布置于传感头10的输出端，使旋转传感头输出的光信号传输到静止的光电探测器11，第一滑动轴承19、第二滑动轴承22分别布置于第一光纤滑环安装板18、第二光纤滑环安装板21上，并分别用第一轴承座20、第二轴承座23固定；第一金属感应极板24和第二金属感应极板25对称布置于光学电场传感头10上，分别通过导线31与电光传感晶体上下表面蒸发的金属层相连；第一齿轮26布置于光学电场传感头10上，第二齿轮27布置于电动机铁芯30上，第一齿轮26与第二齿轮27间用传动皮带29相连；反光片33布置在第二光纤滑环安装板21上，在对应位置布置光电转速传感器9，与旋转式光学电场传感器分别连接至信号处理系统15，所述信号处理系统15包括依次连接的模拟信号数据采集系统12、滤波单元13、电压信号处理单元14，用于测量光学电场传感器的转速，并将信号传送到信号处理系统15。

第一金属感应极板24和第二金属感应极板25均为球形圆柱电极，当旋转式光学电场传感器置于待测电场时，由第一金属感应极板24和第二金属感应极板25感应待测电场强度，通过导线施加于电光传感晶体6两端。

一种旋转式光学电场传感器，包括激光二极管驱动器1、激光二极管2、传感器壳体38和光电探测器11，激光二极管驱动器1与激光二极管2相连，所述激光二极管2通过输入光纤39与光电滑环35相连，通过输出光纤40与光电探测器11相连；所述传感器壳体38内部包括依次连接的光电滑环35、光学电场传感头10、电动机28，以及光电转速传感器9，其中，光学电场传感头10包括依次封装在由绝缘材料制成的传感头壳体中的第一准直器3、起偏器4、四分之一波片5、电光传感晶体6、检偏器7、第二准直器8；所述光电滑环35布置在光电滑环安装板36上，在光电滑环安装板36上设置第一滑动轴承19，并将光电滑环安装板36固定在光学电场传感头10的上端，光学电场传感头10的下端通过电机安装板34与电动机28相连，并在电机安装板34上布置第二滑动轴承22；第一滑动轴承19、第二滑动轴承22均沿传感器壳体38轴线布置，并固定在传感器壳体38上；金属感应极板37与地电极通过导线连接到光学电场传感头10中的电光传感晶体6上下表面蒸发的金属层；反光片33布置在电动机铁芯30上，在对应位置布置光电转速传感器9，与光电探测器11分别连接至信号处理系统15，所述信号处理系统15包括依次连接的模拟信号数据采集系统12、滤波单元13、电压信号处理单元14，用于测量光学电场传感器的转速，并将信号传送到信号处理系统15。

所述金属感应极板37为圆形平板电极，当旋转式光学电场传感器置于待测电场时，由金属感应极板37感应待测电场强度，通过导线31施加于电光传感晶体6两端。

一种旋转式光学电场传感器的使用方法，包括以下步骤：

步骤1、将光学电场传感系统32置于待测电场中，使光学电场传感头10的通光方向与待测电场方向相互垂直；

步骤2：打开激光二极管驱动器1，激光二极管驱动器1以恒定电流或恒定功率模式工作，驱动激光二极管2输出高稳定的直流光强；

步骤3：打开光学电场传感器信号处理装置的电源，将参数A、Q、R输入到信号处理系统15中；

步骤4：打开电动机28的开关和光电转速传感器9的开关，使传感器以一定转速旋转；

步骤5：监测信号处理装置中信号处理系统15显示的电场强度。

一种旋转式光学电场传感器测量电场及电压的方法，包括以下步骤：

1)旋转式光学电场传感器通过金属感应极板感应待测电场强度，并将其施加到电光传感晶体6两侧蒸发的金属层上；

2)激光二极管驱动器1以恒定电流或恒定功率模式工作，驱动激光二极管2输出高稳定的直流光强，光信号经过旋转的光学电场传感头10后到达光电探测器11；

3)光电探测器11将输入的光信号转换为电信号后送到信号处理系统15；光电转速传感器9通过反射原理测量旋转式传感头10的转速，并将测量的信号输入信号处理系统15，

4)模拟信号数据采集系统12接收从光电探测器11和光电转速传感器9传输的模拟信号，并转换为数字信号传送给滤波单元13；

5)滤波单元13滤除信号中的随机噪声，并将信号传递到电压信号处理单元14，分离出交流分量和直流分量，得到调制量及电场强度。

滤波单元13依据扩展卡尔曼滤波算法滤除信号中的随机噪声，具体方法如下：

式中，Z_k为模拟信号数据采集系统输出的数据；h_k(x)为观测函数，H_k为参数矩阵；A为状态转移矩阵；为每次循环计算之前的状态量，/>为每次循环计算之后的状态量；w和v分别为零均值、互不相干的白噪声，Q和R分别为w和v的协方差，Q和R的取值范围为0～1；I为一个单位矩阵；

当测量直流电场时：

X_k＝[X₁,X₂,X₃,X₄]^T

A为4阶单位阵

当测量交流电场时：

X_k＝[X₁,X₂,X₃,X₄,X₅,X₆]^T

H＝[H_1k,H_2k,H_3k,H_4k,H_5k,H_6k]

A为6阶单位阵

其中，H_1k＝cos(2πkT_s(f₀+X_4k))，H_2k＝sin(2πkT_s(f₀+X_4k))，H_3k＝1，H_4k＝2πkT_s(-X_1kH_1k+X_2kH_2k-X_5kH_5k+X_6kH_6k)；H_5k＝cos(2πkT_s(f₀+X_4k))，H_6k＝sin(2πkT_s(f₀+X_4k))；

式中，k为模拟信号数据采集系统的采样时间，T_s为采样间隔；f₀为待测交流电场频率。

电压信号处理单元14计算电场强度的方法为：

E＝K_E(I_AC/I_DC)

式中，E为待测电场的电场强度，K_E为电压设定比例系数；X₄为旋转式光学电场传感器传感头的转动频率。

本发明的有益效果在于：

1、本发明在测量直流电场时，通过传感头旋转式的机械结构，使传感器输出结果中同时包含直流分量和交流分量，可利用交流分量除以直流分量的信号处理，有效提高传感器的测量精度。

2、本发明通过传感头旋转式的机械结构，能消除电荷漂移对测量精度的影响，能消除光强波动、温度变化等因素对传感器长期运行稳定性的影响。

3、本发明使用金属感应极板直接感应电场，可实现对电场和电压的非接触式测量，解决了测量装置的绝缘问题。

4、本发明中的光学电场传感器通过设置传感器壳体，增加了电磁屏蔽的作用，受外界空间电荷干扰较小。

5、本发明提出的传感器为单光路结构，减小了传感器体积，简化了制作工艺，更利于批量生产。

6、本发明的信号处理系统按照扩展卡尔曼滤波算法进行滤波以及交、直流分量分离，可对传感头的旋转频率进行准确跟踪，极大地消除了被测电压信号中的噪声和光电探测器的噪声，提高了测量的准确度。

7、本发明的扩展卡尔曼滤波算法所选取的状态方程为线性方程，消除了计算过程中的发散性，有效地保证了光学电场传感器的信号处理的准确性和实时性。

附图说明

附图1为旋转式光学电场传感器及其信号处理装置示意图；

附图2为第一种结构的旋转式光学电场传感器及其信号处理装置示意图；

附图3为第二种结构的旋转式光学电场传感器及其信号处理装置示意图；

附图标记：1－激光二极管驱动器；2－激光二极管；3－第一准直器；4－起偏器；5－四分之一波片；6－电光传感晶体；7－检偏器；8－第二准直器；9－光电转速传感器；10－光学电场传感头；11－光电探测器；12－模拟信号数据采集系统；13－滤波单元；14－电压信号处理单元；15－信号处理系统；16－第一光纤滑环；17－第二光纤滑环；18－第一光纤滑环安装板；19－第一滑动轴承；20－第一轴承座；21－第二光纤滑环安装板；22－第二滑动轴承；23－第二轴承座；24－第一金属感应极板；25－第二金属感应极板；26－第一齿轮；27－第二齿轮；28－电动机；29－传动皮带；30－电动机铁芯；31－导线；32－光学电场传感系统；33－反光片；34－电机安装板；35－光电滑环；36－光电滑环安装板；37－金属感应电极；38－传感器壳体；39－输入光纤；40－输出光纤；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图1为旋转式光学电场传感器及其信号处理装置示意图，如图1所示，包括沿光路传输方向依次连接的激光二极管驱动器1、激光二极管2、光学电场传感头10、光电探测器11；其中，光学电场传感头10包括依次封装在由绝缘材料制成的传感头壳体中的第一准直器3、起偏器4、四分之一波片5、电光传感晶体6、检偏器7、第二准直器8；光电转速传感器9放置于光学电场传感头10的一端，与所述旋转式光学电场传感器分别连接至信号处理系统15，所述信号处理系统15包括依次连接的模拟信号数据采集系统12、滤波单元13、电压信号处理单元14。

所述旋转式光学电场传感器通过金属感应极板感应待测电场强度，并将其施加到电光传感晶体6两侧蒸发的金属层上；激光二极管驱动器1以恒定电流或恒定功率模式工作，用于驱动激光二极管2输出高稳定的直流光强，光信号经过旋转的光学电场传感头10后到达光电探测器11；光电探测器11将输入的光信号转换为电信号后送到信号处理系统15；光电转速传感器9通过反射原理测量旋转式传感头10的转速，并将测量的信号输入信号处理系统15。其中，光学电场传感头10放置在与待测电场方向垂直的平面内，传感头10在电动机28的带动下，以光路传输方向为旋转轴旋转。所述传感器的传感原理如下所述：

传感器通过金属感应极板感应待测电场强度，将其施加到光学电场传感头10中的电光传感晶体6两侧蒸发的金属层上；激光二极管驱动器1以恒定电流或恒定功率的模式工作，驱动激光二极管2发出高稳定的直流光强，经过旋转的光学电场传感头10后到达光电探测器11；光电转速传感器9测量光学电场传感头的旋转频率，并将输出信号输送到信号处理系统15。

附图2为第一种结构的旋转式光学电场传感器及其信号处理装置示意图，如图2所示，包括激光二极管驱动器1、激光二极管2、第一光纤滑环16、第一光纤滑环安装板18、第一滑动轴承19、第一轴承座20、光学电场传感头10、第二光纤滑环17、第二光纤滑环安装板21、第二滑动轴承22、第二轴承座23、第一金属感应极板24、第二金属感应极板25、第一齿轮26、第二齿轮27、电动机28、传动皮带29、反光片33、光电转速传感器9、光电探测器11。该传感器机械结构部分可分为转动部件、静止部件、连接部件；其中，转动部件包括第一光纤滑环安装板18、光学电场传感头10、第二光纤滑环安装板21、第一齿轮26、第二齿轮27、传动皮带29；静止部分包括第一轴承座19、第二轴承座23、电动机28，连接部件包括第一光纤滑环16、第二光纤滑环17、第一滑动轴承19、第二滑动轴承22；其中，第一光纤滑环16安装在第一光纤滑环安装板18，布置于传感头10输入端，第二光纤滑环17安装在第二光纤滑环安装板21，布置于传感头10输出端；第一滑动轴承19、第二滑动轴承22分别布置于第一光纤滑环安装板18、第二光纤滑环安装板21上，并用第一轴承座19、第二轴承座23固定；第一齿轮26布置于光学电场传感头10上，第二齿轮27布置于电动机铁芯30上，第一齿轮26与第二齿轮27间用传动皮带29相连；反光片33布置在第二光纤滑环安装板21上，在对应位置布置光电转速传感器9，用于测量光学电场传感器的转速，并将信号传送到信号处理系统15。该传感器的第一金属感应极板24和第二金属感应极板25分别对称布置于光学电场传感头10上，分别通过导线31与电光传感晶体上下表面蒸发的金属层相连；当旋转式光学电场传感器置于待测电场时，由金属感应极板感应待测电场强度，通过导线31施加于电光传感晶体两端。

附图3为第二种结构的旋转式光学电场传感器及其信号处理装置示意图，如图3所示，包括激光二极管驱动器1、带尾纤激光二极管2、光学电场传感头10、光电滑环35、电动机28、电机安装板34、第一滑动轴承19、光电滑环安装板36、第二滑动轴承22、光电探测器11、反光片33、光电转速传感器9、传感器壳体38、金属感应极板37。该传感器机械结构部分可分为转动部件、静止部件、连接部件。转动部件包括：光学电场传感头10、光电滑环安装板36、电机安装板34；静止部件包括：传感器壳体38、电动机28；连接部件为光电滑环35、第一滑动轴承19、第二滑动轴承22；激光二极管驱动器1与激光二极管2相连，所述激光二极管2通过输入光纤39与光电滑环35相连，通过输出光纤40与光电探测器11相连；所述传感器壳体38内部包括依次连接的光电滑环35、光学电场传感头10、电动机28，以及光电转速传感器9，其中，光学电场传感头10包括依次封装在由绝缘材料制成的传感头壳体中的第一准直器3、起偏器4、四分之一波片5、电光传感晶体6、检偏器7、第二准直器8，所述光电滑环35布置在光电滑环安装板36上，可同时实现静止的电、光信号同旋转的电、光信号之间的连接；在光电滑环安装板36上设置第一滑动轴承19，并将光电滑环安装板36固定在光学电场传感头10的上端，光学电场传感头10的下端通过电机安装板34与电动机28相连，并在电机安装板34上布置第二滑动轴承22；第一滑动轴承19、第二滑动轴承22均沿传感器壳体38轴线布置，并固定在传感器壳体38上；金属感应极板37与地电极通过导线连接到光学电场传感头10中的电光传感晶体6上下表面蒸发的金属层；反光片33布置在电动机铁芯30上，在对应位置布置光电转速传感器9，与光电探测器11分别连接至信号处理系统15，所述信号处理系统15包括依次连接的模拟信号数据采集系统12、滤波单元13、电压信号处理单元14，用于测量光学电场传感器的转速，并将信号传送到信号处理系统15。所述金属感应极板37为圆形平板电极，当旋转式光学电场传感器置于待测电场时，由金属感应极板37感应待测电场强度，通过导线31施加于电光传感晶体6两端。

上述三种结构的光学电场传感器具有相同的传感原理，均可通过传感头旋转式的机械结构，将待测直流信号变为交流信号输出，通过信号处理程序消除光强、温度等因素对传感器稳定性的影响，能够有效消除电荷漂移对传感器测量精度的影响。

一种旋转式光学电场传感器的使用方法，包括以下步骤：

步骤1、将光学电场传感系统32置于待测电场中，使光学电场传感头10的通光方向与待测电场方向相互垂直；

步骤2：打开激光二极管驱动器1，激光二极管驱动器1以恒定电流或恒定功率模式工作，驱动激光二极管2输出高稳定的直流光强；

步骤3：打开光学电场传感器信号处理装置的电源，将参数A、Q、R输入到信号处理系统15中；

步骤4：打开电动机28的开关和光电转速传感器9的开关，使传感器以一定转速旋转；

步骤5：监测信号处理装置中信号处理系统15显示的电场强度。

本发明主要适用于电力系统直流电场、工频电场或电压的测量，在上述三种结构的旋转式光学电场传感器的基础上，本发明提出一种旋转式光学电场传感器测量电场及电压的方法，所述方法包括以下步骤：

1)旋转式光学电场传感器通过金属感应极板感应待测电场强度，并将其施加到电光传感晶体6两侧蒸发的金属层上；

2)激光二极管驱动器1以恒定电流或恒定功率模式工作，驱动激光二极管2输出高稳定的直流光强，光信号经过旋转的光学电场传感头10后到达光电探测器11；

3)光电探测器11将输入的光信号转换为电信号后送到信号处理系统15；光电转速传感器9通过反射原理测量旋转式传感头10的转速，并将测量的信号输入信号处理系统15，

4)模拟信号数据采集系统12接收从光电探测器11和光电转速传感器9传输的模拟信号，并转换为数字信号传送给滤波单元13；

5)滤波单元13滤除信号中的随机噪声，并将信号传递到电压信号处理单元14，分离出交流分量和直流分量，得到调制量及电场强度。

其中，滤波单元13依据扩展卡尔曼滤波算法滤除信号中的随机噪声，具体方法如下：

式中，Z_k为模拟信号数据采集系统输出的数据；h_k(x)为观测函数，H_k为参数矩阵；A为状态转移矩阵；为每次循环计算之前的状态量，/>为每次循环计算之后的状态量；w和v分别为零均值、互不相干的白噪声，Q和R分别为w和v的协方差，Q和R的取值范围为0～1；I为一个单位矩阵；

当测量直流电场时：

X_k＝[X₁,X₂,X₃,X₄]^T

A为4阶单位阵

当测量交流电场时：

X_k＝[X₁,X₂,X₃,X₄,X₅,X₆]^T

H＝[H_1k,H_2k,H_3k,H_4k,H_5k,H_6k]

A为6阶单位阵

其中，H_1k＝cos(2πkT_s(f₀+X_4k))，H_2k＝sin(2πkT_s(f₀+X_4k))，H_3k＝1，H_4k＝2πkT_s(-X_1kH_1k+X_2kH_2k-X_5kH_5k+X_6kH_6k)；H_5k＝cos(2πkT_s(f₀+X_4k))，H_6k＝sin(2πkT_s(f₀+X_4k))；

式中，k为模拟信号数据采集系统的采样时间，T_s为采样间隔；f₀为待测交流电场频率。

电压信号处理单元14计算电场强度的方法为：

E＝K_E(I_AC/I_DC)

式中，E为待测电场的电场强度，K_E为电压设定比例系数；X₄为旋转式光学电场传感器传感头的转动频率。

此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种旋转式光学电场传感器测量电场及电压的方法，其特征在于，旋转式光学电场传感器包括沿光路传输方向依次连接的激光二极管驱动器(1)、激光二极管(2)、光学电场传感头(10)、光电探测器(11)；其中，光学电场传感头(10)包括依次封装在由绝缘材料制成的传感头壳体中的第一准直器(3)、起偏器(4)、四分之一波片(5)、电光传感晶体(6)、检偏器(7)、第二准直器(8)；光电转速传感器(9)放置于光学电场传感头(10)的一端，与所述旋转式光学电场传感器分别连接至信号处理系统(15)，所述信号处理系统(15)包括依次连接的模拟信号数据采集系统(12)、滤波单元(13)、电压信号处理单元(14)；

所述光学电场传感头(10)放置在与待测电场方向垂直的平面内，光学电场传感头(10)在电动机(28)的带动下，以光路传输方向为旋转轴旋转；

旋转式光学电场传感器测量电场及电压的方法包括以下步骤：

1)旋转式光学电场传感器通过金属感应极板感应待测电场强度，并将其施加到电光传感晶体(6)两侧蒸发的金属层上；

2)激光二极管驱动器(1)以恒定电流或恒定功率模式工作，驱动激光二极管(2)输出高稳定的直流光强，光信号经过旋转的光学电场传感头(10)后到达光电探测器(11)；

3)光电探测器(11)将输入的光信号转换为电信号后送到信号处理系统(15)；光电转速传感器(9)通过反射原理测量旋转式传感头(10)的转速，并将测量的信号输入信号处理系统(15)，

4)模拟信号数据采集系统(12)接收从光电探测器(11)和光电转速传感器(9)传输的模拟信号，并转换为数字信号传送给滤波单元(13)；

5)滤波单元(13)滤除信号中的随机噪声，并将信号传递到电压信号处理单元(14)，分离出交流分量和直流分量，得到调制量及电场强度；

滤波单元(13)依据扩展卡尔曼滤波算法滤除信号中的随机噪声，具体方法如下：

式中，Z_k为模拟信号数据采集系统输出的数据；h_k(X)为观测函数，H_k为参数矩阵；A为状态转移矩阵；为每次循环计算之前的状态量，/>为每次循环计算之后的状态量；w和v分别为零均值、互不相干的白噪声，Q和R分别为w和v的协方差，Q和R的取值范围为0～1；I为一个单位矩阵；

当测量直流电场时：

X_k＝[X₁,X₂,X₃,X₄]^T

A为4阶单位阵

当测量交流电场时：

X_k＝[X₁,X₂,X₃,X₄,X₅,X₆]^T

H＝[H_1k,H_2k,H_3k,H_4k,H_5k,H_6k]

A为6阶单位阵

其中，H_1k＝cos(2πkT_s(f₀+X_4k))，H_2k＝sin(2πkT_s(f₀+X_4k))，H_3k＝1，H_4k＝2πkT_s(-X_1kH_1k+X_2kH_2k-X_5kH_5k+X_6kH_6k)；H_5k＝cos(2πkT_s(f₀+X_4k))，H_6k＝sin(2πkT_s(f₀+X_4k))；

式中，k为模拟信号数据采集系统的采样时间，T_s为采样间隔；f₀为待测交流电场频率。

2.根据权利要求1所述的一种旋转式光学电场传感器测量电场及电压的方法，其特征在于，电压信号处理单元(14)计算电场强度的方法为：

I_DC＝X₃

E＝K_E(I_AC/I_DC)

式中，E为待测电场的电场强度，K_E为电压设定比例系数；X₄为旋转式光学电场传感器传感头的转动频率。