【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及绝缘空间电荷椭偏测量领域，尤其涉及一种基于压电效应的椭偏测量系统弹光传感单元的建模分析与仿真方法。
技术介绍
1、随着电力系统的发展，新能源电力设备发展面临前所未有的挑战。与传统装备不同，新能源电力装备除承受一搬应力以外，还会面临由高频高压导致的脉冲应力，由此对于装备绝缘水平已发出了新的挑战。所以，为优化装备绝缘设计，厘清高频应力下空间电荷积聚手段，发展高时空分辨的空间电荷测量方法已是新能源电力装备发展的重要任务。
2、然而，目前传统空间电荷测量方法已不足以支撑开展瞬变应力下空间电荷发展研究，需提出更高时空分辨率测量方法来应对新挑战，因此研究适配光电子学的高时空分辨椭偏探测传感单元是实现高分辨高可靠空间电荷测量的未来方向。
技术实现思路
1、本专利技术提出了一种空间电荷椭偏测量弹光传感单元建模分析与仿真方法，通过该方法可实现光-固-电三物理场耦合，实现对弹光传感单元信号传递与传变过程的整体分析。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于椭偏探测传感单元的电-弹-光多物理场耦合仿真方法，包括以下步骤：
3、(1)基于comsol仿真软件，参照最优弹性波传感物理结构，搭建正六边形弹光传感器三维模型；
4、(2)根据椭偏探测原理，探测端完善弹光传感单元光路建模，激励端建立压电促动器模型；
5、(3)针对压电促动器模型采用特征频率分析，得到适配仿真手段的压电促动器电压频率设定值；
6、(4)依据弹光传
7、(5)设定求解器求解方法，并依据采样原理进行数据收集处理。
8、进一步地，步骤(2)所述弹光传感器材料设置为：根据弹光效应，设置材料应力压光系数，根据弹光传感器设计，设置光刻胶su-8材料参数。
9、进一步地，步骤(3)中确定促动器伸缩振动模式所需电压频率，结合固体力学模块，建立弹光传感器与促动器联合测试模型，进行弹光传感器受力分析。
10、进一步地，步骤(4)所述光固耦合边界条件设定在单轴应力σ1作用下，由应力双折射引起的折射率变化量与应力大小呈现正比关系：
11、
12、进一步地，步骤(5)中所述结果处理方法需依据采样原理统计不同作用时刻光强改变量数据，进一步利用origin进行数据处理及曲线拟合。
13、本专利技术提供的空间电荷椭偏测量弹光传感单元建模分析与仿真方法，实现了电-弹-光多物理场耦合，完成了适配光电子学空间电荷测量的椭偏探测系统弹光传感单元整体模型仿真模拟，能够较好的模拟真实光弹效应引起光强变化结果，对于新型空间电荷测量系统光路设计、传感器响应分析具有一定的指导意义，进一步优化研制高时空分辨率空间电荷测量系统，实现瞬变应力条件下空间电荷分布监测。
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1.一种基于椭偏探测传感单元的电-弹-光多物理场耦合仿真方法，其特征在于实现了电学、固体力学、光学多物理场耦合仿真，包括以下步骤：(1)基于COMSOL仿真软件，参照最优弹性波传感物理结构，搭建正六边形弹光传感器三维模型；(2)根据椭偏探测原理，探测端完善弹光传感单元光路建模，激励端建立压电促动器模型；(3)针对压电促动器模型采用特征频率分析，得到适配仿真手段的压电促动器电压频率设定值(4)依据弹光传感原理，添加传感器边界条件光固耦合设定。(5)设定求解器求解方法，并依据采样原理进行数据收集处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于椭偏探测传感单元的电-弹-光多物理场耦合仿真方法，其特征在于，步骤(2)中具体操作为：根据弹光效应，设置材料应力压光系数，根据弹光传感器设计，设置光刻胶su-8材料参数。
3.根据权利要求1所述的一种基于椭偏探测传感单元的电-弹-光多物理场耦合仿真方法，其特征在于，步骤(3)中具体操作为：根据实际压电促动器模型，确定仿真促动器模型尺寸及形状，进行特征频率分析，确定促动器伸缩振动模式所需电压频率，进一步结合固体力学模块，建立弹光传感
4.根据权利要求1所述的一种基于椭偏探测传感单元的电-弹-光多物理场耦合仿真方法，其特征在于，步骤(4)中具体操作为：依据弹光效应，单轴应力σ1作用下，由应力双折射引起的折射率变化量与应力大小呈现正比关系：
5.根据权利要求1所述的一种基于椭偏探测传感单元的电-弹-光多物理场耦合仿真方法，其特征在于，步骤(5)中具体操作为：设定瞬态求解器开始仿真，收集光强数据，由于耦合模块仅为单次作用，固需依据采样原理统计不同作用时刻光强改变量数据，进一步利用Origin进行数据处理及曲线拟合。
...【技术特征摘要】
1.一种基于椭偏探测传感单元的电-弹-光多物理场耦合仿真方法，其特征在于实现了电学、固体力学、光学多物理场耦合仿真，包括以下步骤：(1)基于comsol仿真软件，参照最优弹性波传感物理结构，搭建正六边形弹光传感器三维模型；(2)根据椭偏探测原理，探测端完善弹光传感单元光路建模，激励端建立压电促动器模型；(3)针对压电促动器模型采用特征频率分析，得到适配仿真手段的压电促动器电压频率设定值(4)依据弹光传感原理，添加传感器边界条件光固耦合设定。(5)设定求解器求解方法，并依据采样原理进行数据收集处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于椭偏探测传感单元的电-弹-光多物理场耦合仿真方法，其特征在于，步骤(2)中具体操作为：根据弹光效应，设置材料应力压光系数，根据弹光传感器设计，设置光刻胶su-8材料参数。
3.根据权利要求1所述的一种基于椭偏探测传感...
【专利技术属性】
技术研发人员：李庆民，马轶群，任瀚文，肖涛，马一丹，高浩予，綦天润，王媛，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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