新型三维电场传感器原理及试验结果

目前电场传感器只能探测电场强度矢量一维或者二维方向分量,尚无法精确地反映空中及地面电场强度大小。本文介绍一种新型三维电场传感器,由轴向、径向电场测量单元、驱动单元、电路单元、保温单元组成,用于探测空中及地面环境电场强度的三维方向矢量,克服了目前电场传感器探测电场强度时局限在一维或二维方向矢量的缺陷。在高空低温环境模拟试验中,当环境温度降到-50℃以下时,该传感器的保温单元使传感器内部温度一直处于零上,符合了电路板工作温度范围。在实际电场测试试验中,该传感器的电场测量单元验证了输出信号与电场之间的线性关系,与理论分析相符,证明了三维电场传感器的合理性。     

空中三维电场探测系统

目前存在的空中电场探测方法,主要实现空中矢量电场的一个或两个分量的探测。介绍了一种新型的空中三维电场探测系统,系统由传感器、发射机、接收机以及地面信号处理单元组成,传感器采用新型的三维电场传感器,其探测到的三维电场信号是由发射机发射,接收机接收到信号后,送到信号处理部分进行分解,识别出的电场三维信号矢量。该系统进行了外场探空试验,成功地获得了可靠的空中三维电场探测数据,完成了从地面至15km高空之间的电场的三维探测。     

空中三维电场传感器及其标定方法研究

空中电场是以三维矢量形式存在的,以往用于空中电场探测的电场传感器主要实现矢量电场的一个或两个分量的探测。介绍了一种新型的空中三维电场传感器,可实现空中矢量电场的三维检测,并对该三维电场传感器的标定方法进行了仿真分析,设计出该传感器的专用标定装置。测试数据表明该传感器的输出与外部电场呈良好的线性关系,与理论分析一致,证明了该电场传感器结构设计和标定方法的合理性。     

空中三维电场传感器及其标定方法研究

空中电场是以三维矢量形式存在的,以往用于空中电场探测的电场传感器主要实现矢量电场的一个或两个分量的探测.介绍了一种新型的空中三维电场传感器,可实现空中矢量电场的三维检测,并对该三维电场传感器的标定方法进行了仿真分析,设计出该传感器的专用标定装置.测试数据表明该传感器的输出与外部电场呈良好的线性关系,与理论分析一致,证明了该电场传感器结构设计和标定方法的合理性.     

空中三维电场传感器及其标定方法研究

空中电场是以三维矢量形式存在的，以往用于空中电场探测的电场传感器主要实现矢量电场的一个或两个分量的探测。介绍了一种新型的空中三维电场传感器，可实现空中矢量电场的三维检测，并对该三维电场传感器的标定方法进行了仿真分析，设计出该传感器的专用标定装置。测试数据表明该传感器的输出与外部电场呈良好的线性关系，与理论分析一致，证明了该电场传感器结构设计和标定方法的合理性。     

基于L波段气象雷达的空中三维电场探测系统

以往采用的大气电场探测方法需搭建独立的电场探测系统,并且主要实现空中矢量电场的一个或两个分量的探测。该文介绍了一种新型空中电场探测系统,基于气象部门现有L波段气象雷达探测系统,采用新型3维电场传感器,构建了新型空中电场探测平台,实现了空中3维电场、温度、湿度、气压等气象信息的同步实时探测。系统中电场传感器采用了独特的结构设计和信号处理电路,在30 kV/m的电场测量范围内,分辨力可达20 V/m,线性度优于1%,可以连续探测地面至15000 m高空的3维电场强度,为飞行器升空提供安全保障。     

新型旋片式空中电场传感器及应用

该文介绍一种新型的空中电场传感器,它利用导体在电场中感应电荷的原理,通过感生电荷的 变化检测电场强度。传感器采用了新型的双定子结构以及独特的电路设计,有效地屏蔽了空中积累电荷以及 空间离子流对测量的影响。本器件用以检测100V/m-50000V/m的高空电场,误差小于5％。此传感器 已进行地面至15km空中电场探测试验,得到满意的空中电场测试数据。     

基于无人机平台的空中大气电场探测方法研究

针对空中大气电场监测需求,研究了基于多旋翼无人机平台和MEMS电场传感器的空中大气电场探测方法。介绍了无人机空中大气电场探测原理,建立了邻近雷击电场模拟装置(场模拟器)模型,仿真分析了无人机在雷暴强静电场环境下的适应性及无人机对周边区域电场的影响,确定无人机轴心正下方约90 mm处为MEMS传感器的最佳挂载位置。邻近雷击模拟环境下静电场和脉冲电场的测试结果表明:无人机空中大气电场探测系统能够在模拟静电场环境下准确探测到静电场随高度的变化,且能探测到避雷针接闪过程中的持续放电现象,证明了无人机平台空中大气电场探测方法有效,可用于空中大气电场的精确探测及雷电邻近预警。     

基于共面去耦结构的空间三维电场测量方法

为了准确测量空间3维电场,解决作用于电场传感器的电场各分量之间的耦合干扰问题,该文提出一种新型的基于共面去耦结构的空间3维电场探测方法。区别于在空间的X,Y,Z 3个方向上进行3维布置传统测量思路,该文提出采用3个不共线的平面分布电场敏感单元,利用电场耦合灵敏度矩阵实现电场3个正交分量的准确解调。采用3个基于微机电系统(MEMS)技术的振动微结构电场敏感单元成功制作出3维电场传感器样机。该文设计出一种可实现任意角度旋转的新的传感器夹具,并构建了3维电场测试标定系统。实验表明,该文研制的3维电场传感器可实现电场3个分量的准确测量,结构简单,消除了3个电场分量之间的耦合干扰,提高了测量精度。     

探空气球对空中电场探测的影响分析

为研究气球周围大气电场分布,分析气球对空中大气电场探测的影响,建立了不带电气球和带电气球的电场分布模型,通过边界条件和气球周围电荷分布分别求解拉普拉斯方程和泊松方程,利用MATLAB模拟计算气球周围电场的分布情况,对比分析表明:气球带电后对上下部位的电场有加强作用,对左右两侧的电场分布有削弱的作用.同时,分析了气球升空过程中体积的变化和介电常数的改变对气球周围大气电场强度的影响,结果表明,探空绳长取20 m最优,此时气球造成的电场强度误差为0.33%.     

小型无线场强探测传感器研究

近年来,微波加热因其高效性和清洁无污染等优点广泛应用于各个领域.然而,微波加热的不均匀性限制了微波作为高效加热能源的应用.通过测量和分析加热腔中的电场分布情况可以帮助设计人员改进微波加热腔体设计,提高微波加热的均匀性.现有的场强测量设备均为有线设备,应用场景极为有限.因此,本文提出了一种由探头、接收机和上位机三部分组成...     

一种灵敏度漂移自补偿型MEMS电场传感器

针对温度和应力变化带来的电场传感器灵敏度漂移和测量误差问题,该文提出一种具有灵敏度漂移自补偿功能的微机电系统(MEMS)谐振式电场传感器。传感器结构中,感应电极用于测量外部电场,参考电极用于监测可动结构振动信息;基于振动相位和锁相环技术实现传感器谐振频率自动跟踪,利用参考电极输出信号对感应电极输出信号进行实时补偿,提高传感器灵敏度的稳定性。该文开展了敏感结构设计和理论分析,研制出传感器样机,并进行了样机标定测试。测试结果表明,在±18 kV/m电场范围内,传感器线性度达到0.21%,3个往返行程总不确定度达到1.34%;在–40°C～70°C温度范围内,灵敏度相对漂移量小于3.0%,具有良好的灵敏度漂移自补偿效果。     

基于遗传算法的三维电场传感器解耦标定方法研究

3维电场分量对传感器输出信号的耦合干扰是影响3维电场探测准确性的关键问题。为了减小耦合干扰,实现3维电场的准确测量,该文提出一种基于遗传算法的3维电场传感器解耦标定方法。区别于求逆矩阵运算的传统标定方法,该方法利用遗传算法并行全局搜索的特点,通过设置适应度函数和遗传算子获得最优化解耦标定矩阵,避免了复杂的矩阵求逆计算,减小了计算误差。该文设计了一种可实现传感器与电场矢量成任意夹角的测试标定装置,建立了电场理论值计算模型。对基于矩阵求逆计算和基于遗传算法的两种解耦标定方法进行了对比实验,实验结果表明,基于遗传算法的3维电场传感器解耦标定方法与传统标定方法相比,有效地消除了电场分量对传感器的耦合干扰,提高了标定精度,实现了3维电场的准确测量。     

微型电场传感器在工频电场测量中的应用研究

该文基于高性能的MEMS电场敏感芯片研制出一种新型的工频电场测量系统。针对芯片调制被测电场后其输出信号的特征,采用正交相关检测原理提出一种可抑制背景干扰噪声的工频电场解调算法,设计出小型化、空间分辨力高的工频电场测量探头,并在基础上提出MEMS工频电场测量系统的系统级设计方案,成功实现了MEMS电场敏感芯片输出信号的无线采集、滤波、以及电场信号的高精度解调。高压输电线路下工频电场测量结果表明,MEMS工频电场测量系统与传统电场测量仪的测量结果具有良好的一致性。     

SOI微型电场传感器的设计与测试

该文研制了一种新型的基于SOI (Silicon-On-Insulator)微机械加工技术的高性能电场传感器敏感结构。为提高传感器的灵敏度和信噪比,该器件采用侧面屏蔽感应电极的独特设计方案,降低了传感器屏蔽电极的边缘效应;并基于有限元仿真,进一步优化了传感器敏感结构参数。在室温和室内大气压条件下,测试表明,测试量程0～50 kV/m,传感器总不确定度优于2%,分辨率为50 V/m。     

AC-PDP放电空间静态电场的定量分析

三电极表面放电型ＡＣ－ＰＤＰ具有复杂的电极结构,其气体放电过程是在周期性的非均匀空间电场中进行的,正确估算不同脉冲电压条件下空间静电场的分布,对于分析理解ＰＤＰ放电过程及其基本特性有着重要的意义。本文利用数值计算方法在正确分析放电单元边界条件的基础上,通过求解系统拉普拉斯方程的定解问题,给出不同显示过程电场分布的数值结果并讨论它对显示特性的影响。