CN211236037U - 一种电场检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电场精密测量技术领域，具体地说，涉及一种电场检测装置。其包括用于与一控制器进行配合的光电场探头，光电场探头用于接收控制器产生的第一光信号并在待检测电场的作用下产生用于发送给控制器的第二光信号；光电场探头包括基体和设于基体处的检测部，检测部包括封装体；封装体内设有封装腔，封装腔内设有具有电光效应的晶片。本实用新型成本较低且便于集成化。

Description

一种电场检测装置

技术领域

本实用新型涉及电场精密测量技术领域，具体地说，涉及一种电场检测装置。

背景技术

虽然现有技术中存在多种多样的电场测量装置，但是要实现对诸如数据中心电源、精密设备等设备进行电场和电压的精密测定却较为困难，原因主要有如下：1、现有测量装置的天线上连接着金属制的同轴电缆，电波直接耦合到同轴电缆中作为噪声混入测量信号中；2、使用金属制同轴电缆进行信号传输会影响周围电场，在非测定与测定时周围电压会明显变化，故无法较为准确地测量电场；3、电气探头的不接地，会导致电气探头的“地线”处于浮起状态进而与示波器的“地线”之间会产生电位差，因此会通过电气探头的“地线”出现电流，这样电气探头或示波器就有遭到破坏的危险性。

虽然现有技术中，也存在采用光电集成传感器对电场进行测量的电场测量装置，但是其探头和控制器结构往往较为冗杂，难以精简，故而难以实现电场测量装置的集成化、低成本化的发展。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电场检测装置，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。

根据本实用新型的一种电场检测装置，其包括用于与一控制器进行配合的光电场探头，光电场探头用于接收控制器产生的第一光信号并在待检测电场的作用下产生用于发送给控制器的第二光信号；

光电场探头包括基体和设于基体处的检测部，检测部包括封装体；封装体内设有封装腔，封装腔内设有具有电光效应的晶片；晶片内部形成有光波导，光波导在晶片的一端内部处形成Y形分叉，晶片所述一端处设有用于向光波导传入或自光波导处传出光信号的光纤；Y形分叉在晶片内部形成向晶片另一端延伸且相互平行的第一光波导路和第二光波导路，晶片所述另一端的端面处设有反射板，反射板用于对第一光波导路和第二光波导路中的光信号进行垂直反射；第一光波导路和第二光波导路的之一处设有第一电极和第二电极，第一电极和第二电极处分别连接有伸出封装腔的第一天线和第二天线，第一天线和第二天线构成偶极子天线。

通过本实用新型的上述构造，使得在对电场进行检测时，由于直接与待检测电场接触的光电场探头中采用非金属的光纤进行信号传输故不会存在注入噪声的现象发生；且由于在对电场进行检测无外加电信号介入，故在非测定时与测定时，待检测电场的电压不会产生变化，从而能够较准确地对待检测电场进行测量；另外，由于光电场探头与控制器间始终处于电气绝缘状态，故也能够较佳地避免因光电场探头在检测过程中产生电流而对控制器造成破坏。

其中，由于光电场探头处反射板的设置，相较于现有的用于电场测量的光电集成传感器能够大大缩短光波导所需设置的行程，故在同等制作工艺下，能够大大缩短晶片的尺寸，进而能够较佳地实现光电场探头的集成化且兼具成本较低的优点。

作为优选，晶片的材质为铌酸锂。故便于实现。

作为优选，设于基体处的检测部包括相同的3个，且两两检测部处的偶极子天线均呈正交分布。从而能够较佳地实现对待测电场各向同性的测定。

附图说明

图1为实施例1中的电场检测设备的结构示意图；

图2为实施例1中的光电场探头的结构示意图。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本实用新型进行解释而并非限定。

实施例1

本实施例提供了一种电场检测设备，其能够较佳地运用对如数据中心电源、精密设备等进行异常检测。

如图1所示，本实施例的电场检测设备包括光电场探头110和控制器120，光电场探头110和控制器120通过光纤连接。光电场探头110用于接收控制器120处产生的预设波长的第一光信号并用于在待检测电场的作用下产生第二光信号，控制器120用于产生第一光信号并与用于对第二光信号进行接收和处理进而产生用于发送给示波器或频谱分析器130的电信号。

其中，控制器120包括激光二极管121、光环形器122、光电二极管123和放大器124，光环形器122具有3个端口且分别为第一端口、第二端口和第三端口，光环形器122的第一端口通过光纤与激光二极管121连接，光环形器122的第二端口通过光纤与光电场探头110连接，光环形器122的第三端口通过光纤与光电二极管123连接，激光二极管121用于产生第一光信号并自光环形器122的第一端口传递至光环形器122的第二端口处进而发送给光电场探头110，光电场探头110根据第一光信号得到的第二光信号自光环形器122的第二端口传递至光环形器122的第三端口处进而发送给光电二极管123，光电二极管123用于对第二光信号进行处理进而产生原始电信号，放大器124与光电二极管123电连接并用于对原始电信号进行放大处理进而产生用于发送给示波器或频谱分析器130的电信号。

结合图2所示，光电场探头110包括基体111和设于基体111处的检测部112，检测部112包括封装体210；封装体210内设有封装腔211，封装腔211内设有具有电光效应的晶片220；晶片220内部形成有光波导221，光波导221在晶片220的一端内部处形成Y形分叉221a，晶片220所述一端处设有用于向光波导221传入或自光波导221处传出光信号的光纤；Y形分叉221a在晶片220内部形成向晶片220另一端延伸且相互平行的第一光波导路221b和第二光波导路221c，晶片220所述另一端的端面处设有反射板230，反射板230用于对第一光波导路221b和第二光波导路221c中的光信号进行垂直反射；第一光波导路221b和第二光波导路221c的之一处设有第一电极241和第二电极242，第一电极241和第二电极242处分别连接有伸出封装腔211的第一天线251和第二天线252，第一天线251和第二天线252构成偶极子天线。

本实施例中，第一光信号自晶片220所述一端处进入光波导221，且在经过Y形分叉221a后分成两路分别沿第一光波导路221b和第二光波导路221c进行传播并经反射板230的反射后沿原路折回进而形成第二光信号。其中，由于第一光波导路221b和第二光波导路221c的之一处设有第一电极241和第二电极242，故通过第一天线251和第二天线252能够将外界电场加载于第一光波导路221b和第二光波导路221c的之一处，在电光效应的作用下，设有第一电极241和第二电极242的光波导路处的光信号会出现相位调制，在反射板230的作用下，未经相位调制的光信号和已经相位调制的光信号会在Y形分叉221a处合流/合成进而形成振幅调制的第二光信号并经设于晶片220所述一端处的光纤传出，从而能够较佳地将电场数据转换成光数据传出。

通过本实施的上述构造，使得在对电场进行检测时，由于直接与待检测电场接触的光电场探头110中采用非金属的光纤进行信号传输故不会存在注入噪声的现象发生；且由于在对电场进行检测无外加电信号介入，故在非测定时与测定时，待检测电场的电压不会产生变化，从而能够较准确地对待检测电场进行测量；另外，由于光电场探头110与控制器120间始终处于电气绝缘状态，故也能够较佳地避免因光电场探头110在检测过程中产生电流而对控制器120造成破坏。

其中，由于光电场探头110处反射板230的设置，相较于现有的用于电场测量的光电集成传感器能够大大缩短光波导221所需设置的行程，故在同等制作工艺下，能够大大缩短晶片220的尺寸，进而能够较佳地实现光电场探头110的集成化。

本实施例中，放大器124为RF放大器。其中，RF放大器能够根据实际测定环境采用100kHz～3GHz的C3-0355和100kHz～10GHz的C3-1055。

本实施例中，晶片220的材质为铌酸锂。

本实施例中，设于基体111处的检测部112包括相同的3个，且两两检测部112处的偶极子天线均呈正交分布，从而能够较佳地实现对待测电场各向同性的测定。其中，环形器122的第二端口与光电场探头110间设有光开关125，所有检测部112均通过光开关125接入环形器122的第二端口，故而通过切换光开关125即可较佳地读取不同检测部112处的数据。

本领域技术人员应当理解的是，虽然本实施例中给出了一种光电场探头110的具体结构，但实际上也能够采用现有的如光电集成传感器替代本实施例中的光电场探头110。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种电场检测装置，其特征在于：包括用于与一控制器(120)进行配合的光电场探头(110)，光电场探头(110)用于接收控制器(120)产生的第一光信号并在待检测电场的作用下产生用于发送给控制器(120)的第二光信号；

光电场探头(110)包括基体(111)和设于基体(111)处的检测部(112)，检测部(112)包括封装体(210)；封装体(210)内设有封装腔(211)，封装腔(211)内设有具有电光效应的晶片(220)；晶片(220)内部形成有光波导(221)，光波导(221)在晶片(220)的一端内部处形成Y形分叉(221a)，晶片(220)所述一端处设有用于向光波导(221)传入或自光波导(221)处传出光信号的光纤；Y形分叉(221a)在晶片(220)内部形成向晶片(220)另一端延伸且相互平行的第一光波导路(221b)和第二光波导路(221c)，晶片(220)所述另一端的端面处设有反射板(230)，反射板(230)用于对第一光波导路(221b)和第二光波导路(221c)中的光信号进行垂直反射；第一光波导路(221b)和第二光波导路(221c)的之一处设有第一电极(241)和第二电极(242)，第一电极(241)和第二电极(242)处分别连接有伸出封装腔(211)的第一天线(251)和第二天线(252)，第一天线(251)和第二天线(252)构成偶极子天线。

2.根据权利要求1所述的一种电场检测装置，其特征在于：晶片(220)的材质为铌酸锂。

3.根据权利要求1所述的一种电场检测装置，其特征在于：设于基体(111)处的检测部(112)包括相同的3个，且两两检测部(112)处的偶极子天线均呈正交分布。

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