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基于LiNbO3晶体一次电光效应及杂散电容耦合分压原理的非接触式过电压光电传感器因其无源、宽频带及传输损耗小等优点，现已被运用于电力系统过电压测量中。其主要包括档位可调的、能够将输电线路上的过电压转化为小电压信号（幅值小于25V）的电容耦合单元，以及对此小电压信号进行光电转换的光电转换单元（单LiNbO3电压传感器）。单LiNbO3电压传感器在采用沿x轴通光、沿z轴加电场的横向调制时，其灵敏度较其他调制方式更高，但同时也引入了对环境温度波动较为敏感的LiNbO3晶体的自然双折射现象，导致传感器无法持续工作在线性区内。为了使得此类电压传感器更好地应用于环境温度变化较大的测量现场中，本文利用“双LiNbO3晶体补偿法”从结构上对单LiNbO3电压传感器进行改进，以消除自然双折射对传感器工作状态的影响，并依据我国南方地区实际现场的昼夜温差，选取T∈[0℃，50℃]的温度区间作为代表，对单、双晶体结构的LiNbO3电压传感器的温度特性进行了系统的对比性研究，由试验结果可以得出，在此温区内双晶体结构的LiNbO3电压传感器较之单晶体结构的LiNbO3电压传感器，其温度稳定性得到了较为明显的提升，论文取得的主要成果有: (1)利用可程序恒温箱等设备以及环氧树脂盒等材料搭建了温度波动度≤±0.1℃的LiNbO3电压传感器温度试验平台，提出了一种基于此试验平台，能在较大温区内系统地对LiNbO3电压传感器工作点、有效电光系数等参数的温度特性进行较为精确测量的试验方法。 (2)根据传感器非线性误差N及被测小电压信号幅值，设计并制作了测量电压幅值分别在[-60V，60V]和[-30v，30v]的单、双晶体结构的LiNbO3电压传感器，并在T为25℃下对两种传感器进行了校准，由试验结果可以看出，在室温下两种传感器的测量精度基本持平，满足本文对两种传感器测量精度的要求。 (3)在T∈[0℃，50℃]内对温度补偿前后的两种LiNbO3电压传感器工作点、分压比等参数的温度特性进行了对比性研究。结果表明:相较于工作点随温度波动变化较大、对实际现场适应度较低的单LiNbO3电压传感器，双LiNbO3电压传感器工作点以及其他各类外部性能参数的“温漂”程度均有较为明显的减小，抵抗外界温度干扰的能力更强，温度稳定性更高。 本文基于温度补偿前后的LiNbO3电压传感器温度特性的对比性试验，提出了采用“双LiNbO3晶体补偿法”可以较为有效地对此类LiNbO3电压传感器的温度稳定性进行优化，其研究成果可以为此类LiNbO3电压传感器的实际工程应用提供一定指导。