新型电场传感器应用于输电线电场测量

基于高性能的微电子机械系统(MEMS)工频电场传感器系统开展了高压架空输电线下电场测量应用研究.为了获得电场分布规律,基于模拟电荷法,建立了输电导线的二维电场计算通用模型.传感器系统核心敏感芯片基于电荷感应原理,采用MEMS技术加工制作.在0~1000kV/m工频电场范围内,传感器系统的总不确定度为1.53%,分辨力达到了20V/m.仿真与测试结果表明:35kV与10kV输电线下的电场计算结果与传感器系统的测量结果偏差分别为6%和10%,并与传统的Narda EFA-300电磁场分析仪测量结果具有较好的一致性.     

一种基于差分传导电流原理的工频电场传感器

电场强度是评价高压交流输电线路周边电磁环境的重要指标之一,工频电场传感器是实现工频电场测量的基础,而目前工程中尚缺少较为精准、便捷的电场测量传感器,因此提出了一种基于差分传导电流的工频电场传感器设计方法,并完成了基于此方法的工频电场传感器的样机研制和标定工作.实验结果表明该传感器能够适用于高压交流输电线路周边工频电场的测量,具有较好的线性度和测量准确性.     

高压输电线附近工频电场模型及仿真研究

建立了高压输电线路附近工频电场的数学模型,采用模拟电荷法在时域中计算了高压输电线路附近工频电场的分布,并利用MATLAB编程语言对此分布进行了仿真,得出了高压输电线路附近电场的分布规律及影响因素.与"国际大电网会议第36.01工作组"推荐的方法相比,使用电压瞬时值进行场强计算较易理解,且能适用于更广泛的范围.     

电容式角位移传感器三维电场有限元分析及仿真研究

该文利用有限元法对电容式角位移传感器三维电场进行分析，仿真研究不同结构参数的敏感元件，所得结论与实验结果吻合。     

基于高速解调电路的新型手持式工频电场检测系统

基于高性能的微机电系统(MEMS)电场敏感芯片进行工频电场检测,设计了前置放大电路对芯片输出的微弱信号进行二级放大;基于相敏检测原理,设计了一种可抑制背景干扰噪声的模拟解调电路,提高了系统的响应速度;基于ARM微控制器实现了信号的处理,最终成功研制了一种新型手持式工频电场检测系统.输电线路下电场检测实验表明:系统具有良好的检测性能,检测结果与德国Narda电场测量仪具有较好的一致性.     

光纤瞬态电场传感器的研究

为了对高压变电站内因开关操作而产生的空间瞬态电场进行有效的测量,研制了一套光纤瞬态电场传感器.采用球形探头将空间瞬态电场变换为瞬态电压,由置于探头内部的微型光发射机通过光纤把瞬态电压信号传输到远端的光接收机,解决了强电磁干扰环境内的瞬态电场的测量问题.     

500kV超高压输电线路的工频电场分析

为估算出超高压输电线路下方的电场分布情况,采用等效电荷法的计算模型,并简要介绍有无架空地线两者之间的区别。通过MATLAB仿真软件对某一实际500kV输电线路的电场进行仿真,分析其周围电场特性。针对输电线路是否投运,提出几种不同的降低输电线路周围电场强度的方法,可为降低500kV输电线路工频电场的实施措施提供参考。     

基于电场感应的冰层厚度检测传感器及其系统的研究

给一个金属电极通过电阻施加交流激励,当冰或水作为电介质接近该电极时,电极周围的电场发生改变,表现为该电极与"虚地"形成的电容的改变.利用这一电场感应机理,设计了同面多电极电容式冰层厚度传感器; 利用MAXWELL软件对传感器检测机理进行了仿真,并通过实验验证了利用电场感应的方法测量冰层厚度的可行性,仿真结果和实验结果证明该方法能实现定点冰层厚度的准确测量.     

微型折叠式三维电场传感器

提出一种基于柔性衬底和三维组装方法的新型三维电场传感器.利用柔性衬底的折叠,构建一种互相垂直的新型三维电场传感器,研究了测量空间电场时的耦合,提出解耦算法,标定灵敏度矩阵,实现了空间电场三个方向分量的准确测量;通过一系列的温湿度实验研究了三维结构的形变,证明了三维电场传感器结构稳定可靠.实验结果表明:所研制的三维电场传感器不仅能消除耦合干扰,实现空间电场分量的准确测量,测量误差在3.61％以内;而且通过新的三维组装方法,大大减少了三维电场传感器的质量、体积,折叠工艺简化了三维传感器的组装,有利于批量化生产.     

基于边缘效应的圆环式电容传感器电场仿真分析

介绍了圆环式电容传感器的工作原理,即电容边缘效应,通过Hybrid-Trefftz算法建立了有限元模型,利用有限元软件ANSYS对不同传感器模型进行了电场分析与仿真计算,得出了最优结构组合,并以最优结构组合为例,给出了介电常数与电场强度的关系。仿真结果表明:圆环式电容传感器设计中,影响传感器测量性能的最直接和最重要的2个参数是两极板间距和极板长度;被测介质的介电常数越小,电场强度就越大。该仿真对后续产品的设计具有很好的理论指导作用。     

基于旋转谐振结构的单芯片二维电场传感器

提出并研制了一种二维电场检测传感芯片,将四个电场测量微型单元和旋转式驱动微结构集成在3. 5 mm ×3. 5 mm的敏感结构上,实现了单芯片的电场二维测量.介绍了传感器的工作原理、敏感结构的设计,以及基于绝缘体上硅( SOI)工艺的单芯片微型二维电场传感器制备工艺技术.成功研制出传感器原理样机,研究了微型二维电场传感器的标定方法,开发了用于电场二维标定的测试装置,并在室温常压下对传感器进行了二维标定.实验结果表明:该传感器能够有效减小电场的轴间耦合干扰,测量误差优于7. 04%,线性度可达到1. 25%.     

激光供电脉冲电场传感器设计

为解决复杂电磁环境中脉冲电场传感器的供电问题,设计制作了一种基于激光光电池供电的脉冲电场传感器,该传感器由激光光电池供电电路、电光转换电路和单极子天线构成。设计制作了采用恒流源电路驱动半导体激光器、光电池、来驱动构成的激光光电池供电电路,可将输入的特定波长的激光能量转换成电能提供给负载或者传感器端使用,从而能够实现远距离的非接触式供能。设计了一套系统标定设备,在一定空间内产生符合测试要求的电场。不同类型的传感器被安装在测试空间内,用来测量模拟器所产生的电场和磁场以及测试体内部电场、磁场等数据及波形,对电场传感器瞬态及稳定标定。测试结果显示,研制的脉冲电场传感器测量3dB带宽在20kHz~500MHz,动态范围100V/m~60kV/mm,负载阻抗125Ω,线性度优于10%,瞬态标定满足上升沿小于3.5ns。     

基于交变光强的新型时栅传感器行波信号设计

基于三相异步电机绕组方式的磁场式时栅位移传感器,通过旋转磁场得到行波信号强度较弱,并容易受到周围磁场的干扰.为了进一步提高时栅位移传感器行波信号的强度,提出一种基于交变光强的时栅位移传感器行波形成方法,并搭建了实验平台.实验表明:该设计方案产生出正确的行波信号,并且所得到的行波信号强度优于磁场式时栅位移传感器产生的行波信号强度.     

测量电场的铌酸锂光传感器综述

铌酸锂(LiNbO3)光传感器具有灵敏度高,不受外部电磁场干扰的特性,吸引了越来越多科研工作者的注意。对基于不同类型传感器的制作工艺、传感原理和适用范围,介绍了3种用于测量电场的铌酸锂光传感器,它们分别是:基于Mach-Zehnder波导调制器与微多环天线的集成方位角铌酸锂光传感器;铌酸锂介质波导光传感器;室温直接粘接的铌酸锂晶体层高电压光传感器。     

用于地下电缆绝缘状态监测的边缘电场法研究

根据地下电力电缆绝缘状念移动监测对传感器的要求,提出运用边缘电场法进行水树老化检测的方案。针对利用传统叉指型FEF传感器进行水树检测干扰大的问题,设计了新型基于弧形基板的叉指型FEF传感器,采用有限无法建立其数学模型,通过MaXwe1l有限元分析软件仿真比较两种传感器在绝缘层中的电场分布情况,并分析电极叉指宽度以及问距宽度变化对传感器电场穿透效果的影响。仿真证明了该新型传感器对电缆绝缘层穿透能力强于传统FEF传感器,最终确定了新型传感器设计参数的最优值。     

电力系统传感器网低复杂度匹配滤波器设计

针对电力系统传感器网,设计了一种方波匹配滤波器,相比传统根升余弦匹配滤波器大大降低了实现复杂度。一方面方波匹配滤波器省去了传统方法中的乘法运算;另一方面,方波匹配滤波器的长度接近过采样倍数,远小于传统根升余弦匹配滤波器的长度。此外,误比特率性能仿真结果也表明了方波匹配滤波的有效性。     

采用脉冲供电的催化传感器的工作性能研究

针对煤矿瓦斯监测系统中催化传感器功耗高的问题,提出了采用脉冲供电方式对传统供电方式进行改进的方法.分析了载体催化元件的工作特性和脉冲供电原理;通过实验研究了不同CH4浓度的标准气样下,供电脉冲频率、脉宽（即占空比）与传感器灵敏度之间的关系.实验结果表明：和普通催化传感器相比,采用脉冲供电的将会很大程度上降低催化传感器的功耗,延长便携式设备的生命周期;同时,分析得到采用脉冲供电的可行性和最佳频率.