Fiber Optic AC Voltage Sensor Using Fringe Counting

간섭무늬의 변화갯수 측정을 이용한 광섬유 교류전압센서

A fiber optic voltage sensor is demonstrated with a new signal processing scheme that displays the magnitude and the waveform of applied voltage with immunity from the signal frequency change. The sensor is based on a Mach-Zehnder interferometer with a PZT phase modulator as a sensing element. We observed a linear relationship between applied voltage and the number of fringe shift during a half cycle of the ac signal. The temperature dependence of the sensor output is experimentally evaluated over the temperature range from $-20^{\circ}C to 80^{\circ}C$. It is demonstrated that the detrimental polarization modulation effect can be overcome by using polarization maintaining fibers or a half-wave plate. plate.

감지부의 PZT tube를 이용한 위상변조기를 연결한 광섬유 Mach-Zehnder 간섭계를 구성하고, 새로운 신호처리 장치를 도입하여 인가교류전압의 주파수에 상관없이 전압의 크기 및 인가전압의 파형을 측정할 수 있는 광섬유 전압센서를 구성하였다. 이 센서에서 전압변화에 따른 간섭무늬 변화갯수의 관계는 선형적 비례관계를 가짐을 관측하였으며, 온도변화에 따른 간섭무늬의 변화갯수를 측정했다. 또한, 간섭계 출력에서 편광변조에 의해 생길 수 있는 간섭무늬의 visibility의 변화를 없애기 위해 편광유지 광섬유를 이용한 간섭계 또는 광섬유 반파장판을 이용할 수 있음을 보였다.