基于等应变梁的光纤光栅静电电压传感器

作     者：张开玉 赵洪 张伟超 陈俊岐 张印东 Zhang Kaiyu;Zhao Hong;Zhang Weichao;Chen Junqi;Zhang Yindong

作者机构：哈尔滨理工大学工程电介质及应用技术教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150080 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2015年第35卷第3期

页      面：63-70页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家973计划(2012CB723308) 黑龙江省科技攻关项目(GZ11A407) 

主　　题：光纤光学 静电电压传感器 光学电压测量 光纤布拉格光栅 等应变梁 

摘      要：为了实现静电电压表的精确测量,提出了一种基于等应变梁和光纤布拉格光栅（FBG）的静电电压传感器。在一定温度范围内,由双FBG的结构方案实现了传感器的温度自补偿,通过对等应变梁的仿真分析和传感器系统的电场仿真,优化设计和制备了传感器结构系统。利用一对平板电极产生匀强电场,在静电力作用下等应变梁上的导体半球受力致使等应变梁发生变形,使得两个FBG反射光谱的中心波长产生偏移,通过FBG的波长差实现了电压的测量。实验结果表明：该传感器可实现5~24 k V直流（DC）高压和交流（AC）高压有效值的测量,5~12 k V的计算精度为2.1%,12~24 k V的计算精度为0.89%,传感曲线的拟合度为0.99985,基本满足高电压测量系统的稳定可靠、精度高、抗干扰能力强等要求。