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设计了一种基于两线偏振模(LP0x1和LP0y1)干涉和石英晶体逆压电效应的反射式500 kV全光纤高电压传感器系统,分析了传感器的测量原理,给出相应的信号解调方法,重点讨论了不同结构的光纤电压传感头的内外电场分布情况,结果表明,光纤电压传感头内部结构的不同会导致内外电场分布差别较大,通过优化系统得到,较长的弧形电极结构能使传感头的内外部电场强度分别降到1.19 kV/mm和2.79 kV/mm,均低于空气和石英晶体的击穿电场强度(3.5 kV/mm和>100 kV/mm),保证了系统的绝缘性和安全