CN211905526U - 一种场强计探头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及场强探测技术领域，公开了一种场强计探头，即一方面通过在波导电光调制片上设置光波导Y形分支、平行电极、锥形天线以及反射膜，可基于片状材质的电光效应，使在光波导Y形分支中两支路传输的光波产生与空间电场相关的相位差，并在经反射膜反射回至Y形分叉点时发生光波干涉效应，进而将光相位变化转换成光强度变化，实现空间电场信号在光波信号上的调制目的；另一方面通过空间几何关系设计，可利用三个不同的波导电光调制片来分别得到在x轴、y轴和z轴方向上的光电调制结果，完成三维全向的高性能电磁脉冲场测量，由此在整个探头结构中，可实现无源和长距离探测使用目的，并利于探头小型化设计，减小适用空间需求。
Description
技术领域
本实用新型属于场强探测技术领域，具体地，涉及一种可无源和长距离探测使用的小型化场强计探头。
背景技术
场强计是一种用于采集探头所处位置电场强度的常用电工设备，主要适用于诸如测量高压输变电系统、配电室、感应炉、地铁、电动机车、医疗设备、烘干设备以及计算机等具有电磁辐射的作业场所。但是现有的场强计探头还存在如下不足：以德国的纳射频达EF1891型电场探头为例，其只能测试低电场，并需要有源使用，无法进行长距离测试，同时探头尺寸也较大，适用空间受到限制。
实用新型内容
为了解决当前电场探头因需要有源使用而无法进行长距离测试的问题，本实用新型目的在于提供一种可无源和长距离探测使用的小型化场强计探头。
本实用新型所采用的技术方案为：
一种场强计探头，包括三棱柱、波导电光调制片和单模光纤，其中，所述三棱柱由绝缘材质制成且横截面为等边三角形，所述波导电光调制片的数目为三个且分别呈条形，所述单模光纤的数目为三根且分别与所述波导电光调制片一一对应；
所述三棱柱的三个侧面分别一一对应地平行设置有所述波导电光调制片，并使所述波导电光调制片的条形方向与所述三棱柱的轴心线平行；
所述波导电光调制片内置有由第一波导臂支路和第二波导臂支路构成的光波导Y形分支、一对平行电极板和一对相背设置的锥形天线，并在所述波导电光调制片的条形端面设置有反射膜，其中，所述第一波导臂支路和所述第二波导臂支路的传输路径相同且分别延伸至所述反射膜，并使所述第二波导臂支路穿过位于两平行电极板之间的空间，两平行电极板分别平行于所述三棱柱的轴心线且垂直于对应侧面，两平行电极板还分别电连接一个所述锥形天线的锥形底部，并使两锥形天线的锥形平面分别与所述三棱柱的轴心线平行，以及使两锥形天线的中心线重合且分别与所述三棱柱的轴心线的夹角为35.3度；
所述单模光纤的端部插入对应的所述波导电光调制片中且光路连通至所述第一波导臂支路与所述第二波导臂支路的Y形分叉点。
优化的，在所述三棱柱的三个侧面上分别开设有用于与对应波导电光调制片相配合的条形槽，并使所述波导电光调制片固定嵌设在对应的条形槽中。
优化的，所述单模光纤的外周套设有光纤固定体，以及在所述三棱柱的三个侧面上分别开设有用于与对应光纤固定体相配合的光纤固定槽，并使所述光纤固定体固定嵌设在对应的光纤固定槽中。
进一步优化的，当所述三棱柱的三个侧面分别开设有条形槽时，还在各个侧面上开设有用于连通对应条形槽与对应光纤固定槽的光纤连通槽；
所述单模光纤的端部在穿过对应的光纤连通槽后，插入对应的所述波导电光调制片中。
进一步优化的，所述条形槽与对应的光纤固定槽分别相背地延伸至所述三棱柱的两端面。
优化的，在所述三棱柱的三个侧面上分别一一对应地标注有x轴标识、y轴标识和z轴标识。
优化的，所述三棱柱的横截面为边角钝化的等边三角形。
优化的，所述波导电光调制片为铌酸锂晶体片。
本实用新型的有益效果为：
(1)本发明创造提供了一种可无源和长距离探测使用的小型化场强计探头，即一方面通过在波导电光调制片上设置光波导Y形分支、平行电极、锥形天线以及反射膜，可基于片状材质的电光效应，使在光波导Y形分支中两支路传输的光波产生与空间电场相关的相位差，并在经反射膜反射回至Y形分叉点时发生光波干涉效应，进而将光相位变化转换成光强度变化，实现空间电场信号在光波信号上的调制目的；另一方面通过空间几何关系设计，可利用三个不同的波导电光调制片来分别得到在x轴、y轴和z轴方向上的光电调制结果，完成三维全向的高性能电磁脉冲场测量，由此在整个探头结构中，无需配置有源供电部分，也可实现无源和长距离探测使用目的，并利于探头小型化设计，减小适用空间需求，拓展适用场景；
(2)所述场强计探头还具有测试场强高、组装方便和结构简单等优点，便于实际应用和推广。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型提供的场强计探头的外部结构示意图。
图2是本实用新型提供的在场强计探头中波导电光调制片的内部结构示意图。
上述附图中：41-三棱柱；411-条形槽；412-光纤固定槽；413-光纤连通槽；42-波导电光调制片；421-第一波导臂支路；422-第二波导臂支路；423-平行电极板；424-锥形天线；425-反射膜；43-单模光纤；431-光纤固定体。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例来对本实用新型作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本实用新型的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本实用新型，并且不应当理解为本实用新型限制在本文阐述的实施例中。
应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本实用新型的示例实施例的范围。
应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
应当理解，在本文中若将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。相対地，在本文中若将单元称作与另一个单元“直接相连”或“直接耦合”时，表示不存在中间单元。另外，应当以类似方式来解释用于描述单元之间的关系的其他单词(例如，“在……之间”对“直接在……之间”,“相邻”对“直接相邻”等等)。
应当理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本实用新型的示例实施例。若本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解，若术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本文中被使用时,指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性,并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。
应当理解，还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如,取决于所涉及的功能/动作,实际上可以实质上并发地执行,或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。
应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节,以便于对示例实施例的完全理解。然而,本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以不必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。
实施例一
如图1～2所示，本实施例提供的所述场强计探头，包括三棱柱41、波导电光调制片42和单模光纤43，其中，所述三棱柱41由绝缘材质制成且横截面为等边三角形，所述波导电光调制片42的数目为三个且分别呈条形，所述单模光纤43的数目为三根且分别与所述波导电光调制片42一一对应；所述三棱柱41的三个侧面分别一一对应地平行设置有所述波导电光调制片42，并使所述波导电光调制片42的条形方向与所述三棱柱41的轴心线平行；所述波导电光调制片42内置有由第一波导臂支路421和第二波导臂支路422构成的光波导Y形分支、一对平行电极板423和一对相背设置的锥形天线424，并在所述波导电光调制片42的条形端面设置有反射膜425，其中，所述第一波导臂支路421和所述第二波导臂支路422的传输路径相同且分别延伸至所述反射膜425，并使所述第二波导臂支路422穿过位于两平行电极板423之间的空间，两平行电极板423分别平行于所述三棱柱41的轴心线且垂直于对应侧面，两平行电极板423还分别电连接一个所述锥形天线424的锥形底部，并使两锥形天线424的锥形平面分别与所述三棱柱41的轴心线平行，以及使两锥形天线424的中心线重合且分别与所述三棱柱41的轴心线的夹角为35.3度；所述单模光纤43的端部插入对应的所述波导电光调制片42中且光路连通至所述第一波导臂支路421与所述第二波导臂支路422的Y形分叉点。
如图1～2所示，在所述场强计探头的具体结构中，所述三棱柱41用于作为三个所述波导电光调制片42的承载体，可以但不限于由玻璃或陶瓷等绝缘材质制成；为了进一步利于探头小型化，缩小探头的物理尺寸，所述三棱柱41的横截面优选为边角钝化的等边三角形，具体物理尺寸可举例如下：所述三棱柱41的外接圆直径为φ20mmx60mm。所述波导电光调制片42用于基于片状材质的电光效应，实现空间电场信号在光波信号上的调制目的，使得通过所述单模光纤43能够返回反映电场强度的电光调制信号，其工作原理具体如下：(1)先通过所述单模光纤43将探测激光(即光波)导入至所述光波导Y形分支的分叉点，使光波分别在两波导臂支路(即第一波导臂支路421和第二波导臂支路422)中传输；(2)当空间电场到来时，所述锥形天线424会接收空间电场并在两平行电极板423之间形成感应电场，同时由于片状材质的电光效应，在所述第二波导臂支路422中传输的光波将会受到调制，从而使得在两波导臂支路中传输的光波会产生与空间电场相关的相位差；(3)最后两波导臂支路中的光波将同时(因两波导臂支路的传输路径相同)被所述反射膜425反射回至所述光波导Y形分支的分叉点，进而发生光波干涉效应，将光相位变化转换成光强度变化，实现空间电场信号在光波信号上的调制目的。由于所述三棱柱41的横截面为等边三角形，以及两平行电极板423分别平行于所述三棱柱41的轴心线且垂直于对应侧面，以及两锥形天线424的锥形平面分别与所述三棱柱41的轴心线平行，以及两锥形天线424的中心线重合且分别与所述三棱柱41的轴心线的夹角为35.3度，通过空间几何关系，可确保任意两锥形天线424的中心线相互垂直，进而可利用三个不同的波导电光调制片42，分别得到在x轴、y轴和z轴方向(它们也两两垂直)上的光电调制结果。此外，所述波导电光调制片42优选为铌酸锂晶体片。
由此通过前述场强计探头的详细结构描述，提供了一种可无源和长距离探测使用的小型化场强计探头，即一方面通过在波导电光调制片上设置光波导Y形分支、平行电极、锥形天线以及反射膜，可基于片状材质的电光效应，使在光波导Y形分支中两支路传输的光波产生与空间电场相关的相位差，并在经反射膜反射回至Y形分叉点时发生光波干涉效应，进而将光相位变化转换成光强度变化，实现空间电场信号在光波信号上的调制目的；另一方面通过空间几何关系设计，可利用三个不同的波导电光调制片来分别得到在x轴、y轴和z轴方向上的光电调制结果，完成三维全向的高性能电磁脉冲场测量，由此在整个探头结构中，无需配置有源供电部分，也可实现无源和长距离探测使用目的，并利于探头小型化设计，减小适用空间需求，拓展适用场景。
优化的，在所述三棱柱41的三个侧面上分别开设有用于与对应波导电光调制片42相配合的条形槽411，并使所述波导电光调制片42固定嵌设在对应的条形槽411中。如图1所示，通过前述条形槽411的设计，可方便在所述三棱柱41上固定安装所述波导电光调制片42，同时还不影响整体的探头尺寸，确保适用范围。
优化的，所述单模光纤43的外周套设有光纤固定体431，以及在所述三棱柱41的三个侧面上分别开设有用于与对应光纤固定体431相配合的光纤固定槽412，并使所述光纤固定体431固定嵌设在对应的光纤固定槽412中。如图1所示，通过前述光纤固定槽412的设计，可方便在所述三棱柱41上固定安装所述光纤固定体431及所述单模光纤43。进一步优化的，还可在各个侧面上开设有用于连通对应条形槽411与对应光纤固定槽412的光纤连通槽413；所述单模光纤43的端部在穿过对应的光纤连通槽413后，插入对应的所述波导电光调制片42中。此外，所述条形槽411与对应的光纤固定槽412分别相背地延伸至所述三棱柱41的两端面。
优化的，在所述三棱柱41的三个侧面上分别一一对应地标注有x轴标识、y轴标识和z轴标识。
综上，采用本实施例所提供的场强计探头，具有如下技术效果：
(1)本实施例提供了一种可无源和长距离探测使用的小型化场强计探头，即一方面通过在波导电光调制片上设置光波导Y形分支、平行电极、锥形天线以及反射膜，可基于片状材质的电光效应，使在光波导Y形分支中两支路传输的光波产生与空间电场相关的相位差，并在经反射膜反射回至Y形分叉点时发生光波干涉效应，进而将光相位变化转换成光强度变化，实现空间电场信号在光波信号上的调制目的；另一方面通过空间几何关系设计，可利用三个不同的波导电光调制片来分别得到在x轴、y轴和z轴方向上的光电调制结果，完成三维全向的高性能电磁脉冲场测量，由此在整个探头结构中，无需配置有源供电部分，也可实现无源和长距离探测使用目的，并利于探头小型化设计，减小适用空间需求，拓展适用场景；
(2)所述场强计探头还具有测试场强高、组装方便和结构简单等优点，便于实际应用和推广。
以上所描述的多个实施例仅仅是示意性的，若涉及到作为分离部件说明的单元，其可以是或者也可以不是物理上分开的；若涉及到作为单元显示的部件，其可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
最后应说明的是，本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (8)
1.一种场强计探头，其特征在于：包括三棱柱(41)、波导电光调制片(42)和单模光纤(43)，其中，所述三棱柱(41)由绝缘材质制成且横截面为等边三角形，所述波导电光调制片(42)的数目为三个且分别呈条形，所述单模光纤(43)的数目为三根且分别与所述波导电光调制片(42)一一对应；
所述三棱柱(41)的三个侧面分别一一对应地平行设置有所述波导电光调制片(42)，并使所述波导电光调制片(42)的条形方向与所述三棱柱(41)的轴心线平行；
所述波导电光调制片(42)内置有由第一波导臂支路(421)和第二波导臂支路(422)构成的光波导Y形分支、一对平行电极板(423)和一对相背设置的锥形天线(424)，并在所述波导电光调制片(42)的条形端面设置有反射膜(425)，其中，所述第一波导臂支路(421)和所述第二波导臂支路(422)的传输路径相同且分别延伸至所述反射膜(425)，并使所述第二波导臂支路(422)穿过位于两平行电极板(423)之间的空间，两平行电极板(423)分别平行于所述三棱柱(41)的轴心线且垂直于对应侧面，两平行电极板(423)还分别电连接一个所述锥形天线(424)的锥形底部，并使两锥形天线(424)的锥形平面分别与所述三棱柱(41)的轴心线平行，以及使两锥形天线(424)的中心线重合且分别与所述三棱柱(41)的轴心线的夹角为35.3度；
所述单模光纤(43)的端部插入对应的所述波导电光调制片(42)中且光路连通至所述第一波导臂支路(421)与所述第二波导臂支路(422)的Y形分叉点。
2.如权利要求1所述的一种场强计探头，其特征在于：在所述三棱柱(41)的三个侧面上分别开设有用于与对应波导电光调制片(42)相配合的条形槽(411)，并使所述波导电光调制片(42)固定嵌设在对应的条形槽(411)中。
3.如权利要求1或2所述的一种场强计探头，其特征在于：所述单模光纤(43)的外周套设有光纤固定体(431)，以及在所述三棱柱(41)的三个侧面上分别开设有用于与对应光纤固定体(431)相配合的光纤固定槽(412)，并使所述光纤固定体(431)固定嵌设在对应的光纤固定槽(412)中。
4.如权利要求3所述的一种场强计探头，其特征在于：当所述三棱柱(41)的三个侧面分别开设有条形槽(411)时，还在各个侧面上开设有用于连通对应条形槽(411)与对应光纤固定槽(412)的光纤连通槽(413)；
所述单模光纤(43)的端部在穿过对应的光纤连通槽(413)后，插入对应的所述波导电光调制片(42)中。
5.如权利要求4所述的一种场强计探头，其特征在于：所述条形槽(411)与对应的光纤固定槽(412)分别相背地延伸至所述三棱柱(41)的两端面。
6.如权利要求1所述的一种场强计探头，其特征在于：在所述三棱柱(41)的三个侧面上分别一一对应地标注有x轴标识、y轴标识和z轴标识。
7.如权利要求1所述的一种场强计探头，其特征在于：所述三棱柱(41)的横截面为边角钝化的等边三角形。
8.如权利要求1所述的一种场强计探头，其特征在于：所述波导电光调制片(42)为铌酸锂晶体片。
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Cited By (1)
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| CN115267361A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-11-01 | 西北核技术研究所 | 一种电极天线一体化的分体式光学三维脉冲电场探测器 |
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2020
- 2020-02-18 CN CN202020180530.XU patent/CN211905526U/zh active Active
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115267361A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-11-01 | 西北核技术研究所 | 一种电极天线一体化的分体式光学三维脉冲电场探测器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20231011 Address after: No. 1, 5th Floor, Building 1, No. 25 Jinke South Road, Jinniu High tech Industrial Park, Chengdu City, Sichuan Province, 610000 Patentee after: Chengdu Jingce Xunlian Testing Equipment Co.,Ltd. Address before: No. 03, 14th Floor, 2nd Floor, No. 200 Tianquan Road, High tech Zone, Chengdu, Sichuan, 610000 Patentee before: Chengdu Xinsai Fangxing Testing Technology Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |