实验名称：电压传感器传感特性试验
实验目的:本文提出的反压电-光栅电压传感器频率响应提升方法旨在扩大电压传感技术，为实现电压信号宽频测量和丰富的电压传感系统提供了新的思路，以促进基于压电材料和光学电压传感器在实际电网中的应用具有重要的理论意义和应用价值。
测试设备：高压放大器、示波器、函数波形发生器，电容分压器、电压发生器等。
实验过程：
图：传感器试验平台示意图
光学设备主要包括C波段宽带光源和电压传感器特性测试平台光电探测器，它的功能是将宽带光信号输入传感系统，并将光信号输出到传感器中检测；电气设备主要包括函数波形发生器、高压放大器、电容分压器、小型冲击电压发生器和示波器，用于生成传感器特性试验所需的各种电压信号、采集试验结果和数据。
在实验室中，宽带光源发出的宽带光信号和高压放大器输出的高压信号通过传感器的信号调制和光电探测器的光强检测转换为电压，并通过同轴电缆传输到示波器显示。
使用函数波形发生器产生50Hz工作频率正弦的低压信号，通过高压放大器放大500倍，输出到宽频逆压电-光栅电压传感器的电压传感器单元。电容分压器和宽频逆压电-光栅电压传感器的输出信号通过同轴电缆传输到示波器进行波形显示和数据采集，并使用交流耦合该模式消除了光电探测器输出的直流电压的影响。图2记录了待测电压信号和电压传感器的输出响应，上蓝色曲线表示待测电压信号，下红色曲线表示电压传感器的输出响应。
图2：电压传感器在工频电压作用下的响应
实验结果：
从上图可以看出，待测电压信号与电压传感器输出响应的一致性较好，传感器输出响应可以准确跟随待测电压信号的变化，相位差小于5.4°。
在函数波形发生器上调整输入的待测电压信号，从0.25kV开始，以0.25kV的间隔逐渐将待测电压信号提升到4kV，记录每次施加的待测电压信号和传感器的输出信号振幅，测试结果如图3所示。
图3：电压传感器的输入输出特性
图4：拟合输入输出特性的结果
线性拟合分析得到的数据点，拟合曲线的截距C、斜率k和线性拟合度R参数如图4所示，参数C值为53mV，参数K值为193.2941，线性拟合R为0.9991。其中，K和C都表示与传感器测量灵敏度相关的拟合参数，R表示线性拟合度，其值越接近1，拟合度越高。
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审核编辑 黄宇