一种基于光纤布里渊动态光栅的电压传感器及其实现方法与流程

1.本发明涉及信号处理领域，特别涉及一种基于光纤布里渊动态光栅的电压传感器及其实现方法。


背景技术：

2.现存的基于光纤光栅的电压传感器主要基于光纤布拉格光栅(fiber bragg fiber,fbg)。2015年，哈尔滨理工大学提出了基于光纤布拉格光栅的静电电压传感器，利用一对平板电极产生匀强电场,在静电力作用下致使等应变梁发生变形,通过fbg反射光谱的中心波长产生偏移实现了电压的测量(光学学报,2015，35(3):63-70)。2017年，三峡大学利用啁啾光纤光栅对压电传感器性能进行研究，通过中心波长频移变化量和光栅反射光包络强度获取被测电压和频率信息(光学仪器,2018,40(1):61-66.)。2019年，重庆大学提出了一种基于逆压电效应和光纤光栅的全光路电压测量系统，通过将光强信号输入到光电探测器中并转换为电压信号,电压信号通过末端信号显示处理系统生成所测外加电压数值(中国专利公开号cn106841748b)。目前所提出的主要是基于光纤光栅的电压传感器利用光纤布拉格光栅实现的，光纤布拉格光栅的制作工艺相对复杂，而基于布里渊动态光栅(brillouin dynamic grating，bdg)的电压传感器制作过程相对简单，且现有的基于光纤布拉格光栅的电压传感器存在光栅制作工艺复杂、要求高等问题，而布里渊动态光栅可根据需要快速重构、实时产生和读取光谱信息、具有可擦除性，不改变光纤结构，从而提高光纤利用率。因此基于布里渊动态光栅的电压传感器具有重要研究意义。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例中提供一种基于光纤布里渊动态光栅的电压传感器及其实现方法，可根据需要快速重构、实时产生和读取光谱信息、具有可擦除性，不改变光纤结构，从而提高光纤利用率。
4.第一方面，本发明提供一种基于光纤布里渊动态光栅的电压传感器，包括第一激光源、1
×
2光纤耦合器、单边带调制器、微波源、第一掺铒光纤放大器、第一光隔离器、第一偏振控制器、第一偏振合束器、第二掺铒光纤放大器、第二光隔离器、第二偏振控制器、第二偏振合束器、保偏光纤、第二激光源、第三偏振控制器、环形器、第四偏振控制器、光谱分析仪、压电陶瓷、罗氏线圈、电阻、地相母线、a相母线；
5.所述第一激光源的出射端与所述1
×
2光纤耦合器的入射端连接；
6.所述1
×
2光纤耦合器的第一出射端与所述单边带调制器的入射端连接，所述微波源的输出端与所述单边带调制器的输入端连接，所述单边带调制器的出射端与所述第一掺铒光纤放大器的入射端连接，所述第一掺铒光纤放大器的出射端与所述第一光隔离器入射端连接，所述第一光隔离器的输出端与所述第一偏振控制器的输入端连接，所述第一偏振控制器的出射端与第一偏振合束器的入射端连接；
7.所述1
×
2光纤耦合器的第二出射端与所述第二掺铒光纤放大器的入射端连接，所
述第二掺铒光纤放大器的输出端与所述第二光隔离器的输入射端连接，所述第二光隔离器的出射端与所述第二偏振控制器的入射端连接，所述第二偏振控制器的出射端与所述第二偏振合束器的入射端连接；
8.所述保偏光纤的两端分别与所述第一偏振控制器的出射端和所述第二偏振合束器的出射端连接；
9.所述第二激光源的出射端与所述第三偏振控制器的入射端连接，所述第三偏振控制器的出射端与所述环形器的入射端连接，所述环形器的出射端分别与所述第二偏振合束器的入射端以及所述第四偏振控制器的入射端连接，所述第四偏振控制器的出射端与所述光谱分析仪的入射端连接；
10.所述保偏光纤与所述压电陶瓷保持平行并固定在所述压电陶瓷表面，所述压电陶瓷与所述罗氏线圈连接，所述罗氏线圈的第一导线端与所述电阻和所述a相母线连接，所述罗氏线圈的第二导线端与所述地相母线连接形成闭合回路。
11.作为一种可选的方案，所述第一激光源的出射端通过单模光纤与1
×
2光纤耦合器的入射端连接。
12.作为一种可选的方案，所述1
×
2光纤耦合器的第一出射端通过单模光纤与所述单边带调制器的入射端连接，所述微波源的输出端与所述单边带调制器的输入端连接，所述单边带调制器的出射端通过单模光纤与所述第一掺铒光纤放大器的入射端连接，所述第一掺铒光纤放大器的出射端通过单模光纤与所述第一光隔离器入射端连接，所述第一光隔离器的输出端通过单模光纤与所述第一偏振控制器的输入端连接，所述第一偏振控制器的出射端通过单模光纤与第一偏振合束器的入射端连接。
13.作为一种可选的方案，所述1
×
2光纤耦合器的第二出射端通过单模光纤与所述第二掺铒光纤放大器的入射端连接，所述第二掺铒光纤放大器的输出端与所述第二光隔离器的输入射端连接，所述第二光隔离器的出射端通过单模光纤与所述第二偏振控制器的入射端连接，所述第二偏振控制器的出射端通过单模光纤与所述第二偏振合束器的入射端连接。
14.作为一种可选的方案，所述第二激光源的出射端通过单模光纤与所述第三偏振控制器的入射端连接，所述第三偏振控制器的出射端通过单模光纤与所述环形器的入射端连接，所述环形器的出射端分别通过单模光纤一端与所述第二偏振合束器的入射端以及所述第四偏振控制器的入射端连接，所述第四偏振控制器的出射端通过单模光纤与所述光谱分析仪的入射端连接。
15.作为一种可选的方案，所述保偏光纤与所述压电陶瓷保持平行并固定粘在所述压电陶瓷上表面，所述压电陶瓷通过导线与所述罗氏线圈的两端连接。
16.第二方面，本发明提供一种基于光纤布里渊动态光栅的电压传感器的实现方法，应用于上述的基于光纤布里渊动态光栅的电压传感器，所述方法包括：
17.布里渊动态光栅的产生过程：第一激光源输出激光经过1
×
2光纤耦合器分成两路光源，第一路光源经过微波源和单边带调制器形成斯托克斯光，在经过第一掺铒光纤放大器进行功率放大，被放大的泵浦光依次经过第一光隔离器、第一偏振控制器、第一偏振合束器进入保偏光纤的一个光学主轴，第二路光经过第二掺铒光纤功率放大后，被放大的泵浦光依次经过第二掺铒光纤放大器、第二光隔离器、第二偏振控制器、第二偏振合束器进入保
偏光纤的同一光学主轴，在频率上相差一个布里渊频移的两路泵浦光在所述保偏光纤中相遇发生受激布里渊散射，所述保偏光纤的折射率发生变化以使得所述保偏光纤中形成布里渊动态光栅；
18.电压传感器电压测量过程：通过罗氏线圈与电阻、a相母线、地相母线组成电回路，引起压电陶瓷电压变化，所述压电陶瓷电压的变化使得所述布里渊动态光栅的中心波长发生偏移，通过第二激光源进入所述保偏光纤探测光栅，在光谱分析仪上观测动态光栅未加电压时和加上电压后中心波长的变化，根据公式可以通过波长的变化测量出相应的电压，其中δλb为动态光栅中心波长变化量，l为光纤长度，α为电回路的实际电流与罗氏线圈感应电动势的标准比，z为电阻的阻值，k＝1.16
×
10-5
为压电陶瓷的压电系数和拉伸结构之间的常量值。
19.作为一种可选的方案，所述通过波长的变化测量出相应的电压，包括：
20.根据公式可以通过波长的变化测量出相应的电压，其中，δλb为动态光栅中心波长变化量，l为光纤长度，α为电回路的实际电流与罗氏线圈感应电动势的标准比，z为电阻的阻值，k＝1.16
×
10-5
为压电陶瓷的压电系数和拉伸结构之间的常量值。
21.作为一种可选的方案，所述根据公式可以通过波长的变化测量出相应的电压，包括：
22.所述保偏光纤中布里渊频移的变化量与光纤温度和应变变化量的关系为：
23.δνb＝c1δε+c2δt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
24.其中，δνb为布里渊频移，c1和c2分别为应变系数和温度系数，δε为应变量，δt为温度变化量，另温度变化量δt＝0，c2δt＝0，则将(1)式简化为：
25.δνb＝c1δε
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
26.其中，光纤的应变量为：
27.δε＝δl/l
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
28.其中，δl为光纤的轴向拉伸变化量，l为光纤长度；
29.当被测电流沿轴线穿过圆形罗氏线圈时，在线圈产生的电动势为：
[0030][0031]
其中，i(t)为回路电流，m为轴线与罗氏线圈之间的互感系数，通过对此公式积分得到：
[0032]
i(t)＝αv(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0033]
其中，α为回路电流与罗氏线圈感应电动势的标准比；
[0034]
实际电路中:
[0035][0036]
其中，z为电阻阻值，u(t)为实际电压，则通过(5)和(6)式得到如下公式：
[0037][0038]
电动势加到陶瓷电压上，陶瓷电压的伸长变化量为δc，且δc与电动势关系为：
[0039]
δc＝kv(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0040]
其中，k＝1.16
×
10-5
为压电陶瓷的压电系数和拉伸结构之间的常量值；
[0041]
根据δc与δl在数值上相等，则将(3)、(7)、(8)带入(2)式，且δνb频移量即为中心波长频移变化量δλb，可表示为：
[0042][0043]
通过公式(9)在实际操作中测得δλb即可得到u(t)，即通过布里渊动态光栅中心波长的频移量计算压电传感器实时电压。
[0044]
本发明实施例中提供的基于布里渊动态光栅的电压传感器，包括第一激光源、1
×
2光纤耦合器、单边带调制器、微波源、第一掺铒光纤放大器、第一光隔离器、第一偏振控制器、第一偏振合束器、第二掺铒光纤放大器、第二光隔离器、第二偏振控制器、第二偏振合束器、保偏光纤、第二激光源、第三偏振控制器、环形器、第四偏振控制器、光谱分析仪、压电陶瓷、罗氏线圈、电阻、地相母线、a相母线。通过采用布里渊动态光栅具有动态生成、快速重构、实时产生和读取光谱信息，具有制作工艺相对简单的优势。同时，布里渊动态光栅是利用泵浦光在光纤中发生受激布里渊散射在光纤中实时产生光栅，具有可擦除性，不改变光纤结构，提高光纤利用率。
附图说明
[0045]
图1为本发明实施例中提供一种基于布里渊动态光栅的电压传感器的结构示意图。
[0046]
附图标记：1、第一激光源，2、1
×
2光纤耦合器，3、单边带调制器，4、微波源，5、第一掺铒光纤放大器，6、第一光隔离器，7、第一偏振控制器，8、第一偏振合束器，9、第二掺铒光纤放大器，10、第二光隔离器，11、第二偏振控制器，12、第二偏振合束器，13、保偏光纤、14、第二激光源，15、第三偏振控制器，16、环形器，17、第四偏振控制器，18、光谱分析仪，19、压电陶瓷，20、罗氏线圈、21、电阻，22、地相母线，23、a相母线。
具体实施方式
[0047]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0048]
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他
的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0049]
结合图1所示，本发明实施例中提供的基于光纤布里渊动态光栅的电压传感器，包括第一激光源1、1
×
2光纤耦合器2、单边带调制器3、微波源4、第一掺铒光纤放大器5、第一光隔离器6、第一偏振控制器7、第一偏振合束器8、第二掺铒光纤放大器9、第二光隔离器10、第二偏振控制器11、第二偏振合束器12、保偏光纤13、第二激光源14、第三偏振控制器15、环形器16、第四偏振控制器17、光谱分析仪18、压电陶瓷19、罗氏线圈20、电阻21、地相母线22、a相母线23。
[0050]
所述第一激光源1出射端通过单模光纤与1
×
2光纤耦合器2的入射端连接。
[0051]
所述1
×
2光纤耦合器2的第一个出射端通过单模光纤与单边带调制器3入射端连接；所述微波源4输出端与单边带调制器3入射端另一输入端连接；所述单边带调制器3出射端通过单模光纤与第一掺铒光纤放大器5入射端连接；所述第一掺铒光纤放大器5的出射端通过单模光纤与第一光隔离器6入射端连接；所述第一光隔离器6输出端通过单模光纤与第一偏振控制器7输入端连接；所述第一偏振控制器7出射端通过单模光纤与第一偏振合束器8的入射端连接。
[0052]
所述1
×
2光纤耦合器2的第二个出射端通过单模光纤与第二掺铒光纤放大器9入射端连接；所述第二掺铒光纤放大器9输出端与第二光隔离器10输入射端连接；所述第二光隔离器10出射端通过单模光纤与第二偏振控制器11入射端连接；所述第二偏振控制器11出射端通过单模光纤与第二偏振合束器12的入射端连接。
[0053]
所述保偏光纤的两端分别与第一偏振控制器7的出射端和第二偏振合束器12的出射端连接。
[0054]
所述第二激光源14出射端通过单模光纤与第三偏振控制器15入射端连接；所述第三偏振控制器15出射端通过单模光纤与环形器16入射端连接；所述环形器16出射端分别通过单模光纤一端与第二偏振合束器12入射端连接，另一端与第四偏振控制器17入射端连接；所述第四偏振控制器17出射端通过单模光纤与光谱分析仪18入射端连接。
[0055]
所述保偏光纤13与压电陶瓷19保持平行并固定粘在压电陶瓷19上面，所述压电陶瓷19通过导线与罗氏线圈20上下两端连接；同时，所述罗氏线圈20一端通过导线与电阻21和a相母线23连接，另一端通过导线与地相母线22连接形成闭合回路。
[0056]
本发明实施例中提供的基于光纤布里渊动态光栅的电压传感器的具体工作如下：
[0057]
基于布里渊动态光栅的电压传感器工作过程包括布里渊动态光栅的产生过程和电压传感器电压测量过程。
[0058]
其中，布里渊动态光栅的产生过程主要为第一激光源输出激光经过1
×
2光纤耦合器分成两路光源。第一路光源经过微波源和单边带调制器形成斯托克斯光，在经过第一掺铒光纤放大器进行功率放大，被放大的泵浦光依次经过第一光隔离器、第一偏振控制器、第一偏振合束器进入保偏光纤的一个光学主轴。第二路光经过第二掺铒光纤功率放大后，被放大的泵浦光依次经过第二掺铒光纤放大器、第二光隔离器、第二偏振控制器、第二偏振合束器进入保偏光纤的同一光学主轴。频率上相差一个布里渊频移的两路泵浦光在保偏光纤中相遇发生受激布里渊散射，保偏光纤的折射率发生变化，从而保偏光纤中形成布里渊动
态光栅。
[0059]
电压传感器电压测量过程为通过罗氏线圈与电阻、a相母线、地相母线组成电回路，从而引起压电陶瓷电压变化，压电陶瓷电压的变化会引起布里渊动态光栅的中心波长发生偏移，通过第二激光源进入保偏光纤探测光栅，在光谱分析仪上观测动态光栅未加电压时和加上电压后中心波长的变化，根据公式可以通过波长的变化测量出相应的电压，δλb为动态光栅中心波长变化量，l为光纤长度，α为电回路的实际电流与罗氏线圈感应电动势的标准比，z为电阻的阻值，k＝1.16
×
10-5
为压电陶瓷的压电系数和拉伸结构之间的常量值。
[0060]
本发明实施例中所使用数学模型如下：
[0061]
光纤中布里渊频移的变化量与光纤温度和应变变化量的关系为：
[0062]
δνb＝c1δε+c2δt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0063]
其中，δνb为布里渊频移，c1和c2分别为应变系数和温度系数，δε为应变量，δt为温度变化量，在本发明中温度变化量δt＝0，c2δt＝0，则因此(1)式简化为：
[0064]
δνb＝c1δε
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0065]
其中，光纤的应变量为：
[0066]
δε＝δl/l
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0067]
其中，δl为光纤的轴向拉伸变化量，l为光纤长度。
[0068]
当被测电流沿轴线穿过圆形罗氏线圈时，在线圈产生的电动势为：
[0069][0070]
其中，i(t)为回路电流，m为轴线与罗氏线圈之间的互感系数，通过对此公式积分得到：
[0071]
i(t)＝αv(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0072]
其中，α为回路电流与罗氏线圈感应电动势的标准比。
[0073]
实际电路中:
[0074][0075]
其中，z为电阻阻值，u(t)为实际电压，则通过(5)和(6)式得到如下公式：
[0076][0077]
电动势加到陶瓷电压上，陶瓷电压的伸长变化量为δc，且δc与电动势关系为：
[0078]
δc＝kv(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0079]
其中，k＝1.16
×
10-5
为压电陶瓷的压电系数和拉伸结构之间的常量值。
[0080]
因此δc与δl在数值上相等，则将(3)、(7)、(8)带入(2)式，且δνb频移量即为中心波长频移变化量δλb，可表示为：
[0081][0082]
通过公式(9)在实际操作中测得δλb即可得到u(t)，即通过布里渊动态光栅中心波长的频移量计算压电传感器实时电压。
[0083]
在一些实施例中，可以选用500kv的电压等级，罗氏线圈为是测电流为1000a，对应二次感应额定电动势为4v，即电阻阻值为500ω，泵浦激光源输出的1550nm的泵浦光，波分复用器的工作波长为1480nm/1550nm，随机布里渊动态光栅的中心波长为1550nm，保偏光纤长度为90mm。
[0084]
本发明实施例中提供的基于布里渊动态光栅的电压传感器，包括第一激光源、1
×
2光纤耦合器、单边带调制器、微波源、第一掺铒光纤放大器、第一光隔离器、第一偏振控制器、第一偏振合束器、第二掺铒光纤放大器、第二光隔离器、第二偏振控制器、第二偏振合束器、保偏光纤、第二激光源、第三偏振控制器、环形器、第四偏振控制器、光谱分析仪、压电陶瓷、罗氏线圈、电阻、地相母线、a相母线。通过采用布里渊动态光栅相比于光纤布拉格光栅具有动态生成、快速重构、实时产生和读取光谱信息，不需要通过比较复杂的飞秒激光刻入技术进行制作，具有制作工艺相对简单的优势。同时，布里渊动态光栅是利用泵浦光在光纤中发生受激布里渊散射在光纤中实时产生光栅，具有可擦除性，不改变光纤结构，从而同一光纤可以多次利用，提高光纤利用率。
[0085]
相应地，本发明提供一种基于光纤布里渊动态光栅的电压传感器的实现方法，应用于上述的基于光纤布里渊动态光栅的电压传感器，所述方法包括：
[0086]
布里渊动态光栅的产生过程：第一激光源输出激光经过1
×
2光纤耦合器分成两路光源，第一路光源经过微波源和单边带调制器形成斯托克斯光，在经过第一掺铒光纤放大器进行功率放大，被放大的泵浦光依次经过第一光隔离器、第一偏振控制器、第一偏振合束器进入保偏光纤的一个光学主轴，第二路光经过第二掺铒光纤功率放大后，被放大的泵浦光依次经过第二掺铒光纤放大器、第二光隔离器、第二偏振控制器、第二偏振合束器进入保偏光纤的同一光学主轴，在频率上相差一个布里渊频移的两路泵浦光在所述保偏光纤中相遇发生受激布里渊散射，所述保偏光纤的折射率发生变化以使得所述保偏光纤中形成布里渊动态光栅；
[0087]
电压传感器电压测量过程：通过罗氏线圈与电阻、a相母线、地相母线组成电回路，引起压电陶瓷电压变化，所述压电陶瓷电压的变化使得所述布里渊动态光栅的中心波长发生偏移，通过第二激光源进入所述保偏光纤探测光栅，在光谱分析仪上观测动态光栅未加电压时和加上电压后中心波长的变化，根据公式可以通过波长的变化测量出相应的电压，其中δλb为动态光栅中心波长变化量，l为光纤长度，α为电回路的实际电流与罗氏线圈感应电动势的标准比，z为电阻的阻值，
[0088]
k＝1.16
×
10-5
为压电陶瓷的压电系数和拉伸结构之间的常量值。
[0089]
具体地，所述通过波长的变化测量出相应的电压，包括：
[0090]
根据公式可以通过波长的变化测量出相应的电压，其中，δλb为动态光栅中心波长变化量，l为光纤长度，α为电回路的实际电流与罗氏线圈感应电动势的标准比，z为电阻的阻值，k＝1.16
×
10-5
为压电陶瓷的压电系数和拉伸结构之间的常量值。
[0091]
具体地，所述根据公式可以通过波长的变化测量出相应的电压，包括：
[0092]
所述保偏光纤中布里渊频移的变化量与光纤温度和应变变化量的关系为：
[0093]
δνb＝c1δε+c2δt
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0094]
其中，δνb为布里渊频移，c1和c2分别为应变系数和温度系数，δε为应变量，δt为温度变化量，另温度变化量δt＝0，c2δt＝0，则将(1)式简化为：
[0095]
δνb＝c1δε
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0096]
其中，光纤的应变量为：
[0097]
δε＝δl/l
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0098]
其中，δl为光纤的轴向拉伸变化量，l为光纤长度；
[0099]
当被测电流沿轴线穿过圆形罗氏线圈时，在线圈产生的电动势为：
[0100][0101]
其中，i(t)为回路电流，m为轴线与罗氏线圈之间的互感系数，通过对此公式积分得到：
[0102]
i(t)＝αv(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0103]
其中，α为回路电流与罗氏线圈感应电动势的标准比；
[0104]
实际电路中:
[0105][0106]
其中，z为电阻阻值，u(t)为实际电压，则通过(5)和(6)式得到如下公式：
[0107][0108]
电动势加到陶瓷电压上，陶瓷电压的伸长变化量为δc，且δc与电动势关系为：
[0109]
δc＝kv(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0110]
其中，k＝1.16
×
10-5
为压电陶瓷的压电系数和拉伸结构之间的常量值；
[0111]
根据δc与δl在数值上相等，则将(3)、(7)、(8)带入(2)式，且δνb频移量即为中心波长频移变化量δλb，可表示为：
[0112][0113]
通过公式(9)在实际操作中测得δλb即可得到u(t)，即通过布里渊动态光栅中心波长的频移量计算压电传感器实时电压。
[0114]
通过本发明实施例中提供的基于光纤布里渊动态光栅的电压传感器的实现方法，
[0115]
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
[0116]
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。