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无线技术与光电电压传感器的结合,是近几年来光电电压传感系统新的发展趋势,主要为了解决由线缆带来的诸多问题,适应更多电压测量的应用场合。在研究了目前光电电压传感器的基础上,提出了高精度的无线光电电压传感系统的设计方案。
文本主要实现无线电压精确测量,详细阐述了无线光电电压传感系统的设计思想和实现方法。具体分析了设计原理,详细分解了设计过程,讨论了测试结果以及进行了实际应用。无线光电电压传感系统主要由电压传感器部分、无线传输部分和数据处理三个部分构成。
第一部分是电压传感部分:以BGO晶体为核心器件,根据电光效应,把电信号调制到光信号上,通过测量光信号偏振特性的改变,获取被测电压值。由于BGO晶体存在半波电压,不能用它直接测量高电压。文中用平板电容分压原理,将高电压通过一组相互串联的平板电容,将高压降低至远小于BGO半波电压的程度,然后再用电光效应进行测量。并且通过最小二乘法的曲线拟合方式,提高了测量的准确性。
第二部分为无线传输部分:以nRF2401为核心,与多个电压采集节点通信,构成网络。
第三部分为处理部分:以PC机处理数据为主,采用RS232的通信,实现无线接收和PC机之间的数据传输以及人性化的交互式操控界面。
本文对本无线光电电压传感系统进行了实际测试。在室温条件下,对0-5000V的外加电场进行了测量,电压显示误差小于0.4%,无线传输距离约大于10米。