基于水热法生长的硅酸铋晶体光学电压传感器

提出一种基于水热法生长的硅酸铋(BSO,Bi12SiO20)晶体型光学电压传感器,其电压传感单元主要包括一块BSO晶体和两个偏振器,不需要附加1/4波片。实验结果表明,所用BSO晶体样品具有显著的线性电光效应,可以用于测量交流电压;通过合理利用BSO晶体自身自然旋光性,可以使其电压单调及线性测量范围均大于以往基于无自然旋光性晶体的电压传感器。实验所用BSO晶体的自然旋光角度约为132°。实验数据表明,在电光相位延迟的峰-峰值为2π范围以内,传感器输出电压仍然能够随被测电压单调地变化。在被测工频电压有效值为108~1300V范围内,实验测量了传感器输出电压随被测电压变化的非线性响应特性;在利用应力双折射产生的相位延迟提供光学偏置的条件下,在一定电压范围内,可以实现工频交流电压的线性测量,相应的电压测量灵敏度约为0.027 6mV/V,非线性误差小于3.1%。     

利用单块硅酸铋晶体同时测量交流电压和电流

设计并实验实现了利用单块硅酸铋(Bi12SiO20,BSO)晶体同时测量交流电压和电流的传感方案,其光学传感单元仅由起偏器、BSO 晶体和检偏器组成。BSO 晶体兼有Pockels 电光效应和Faraday磁光效应,在起偏器和检偏器的主透光方向互相平行或互相垂直的情况下,输出光信号中同时包含被测电压和电流传感信号,其中电压传感信号为被测电压的倍频信号,而电流传感信号则与被测电流同频率,因而可以利用电子滤波器从光电检测信号中分离出电压与电流传感信号,从而实现电压和电流的同时测量。利用一块尺寸为6.04.02.9 mm3 的BSO 晶体,实验实现了6 A、200 V 范围内工频电流与电压的同时测量。