1m棒–板间隙雷电冲击放电电场测量

放电区域电场的定量测量是研究长空气间隙放电机理的重要手段,也是近年国内外研究的热点。简要介绍了自主研制的光电集成电场测量系统,并将其应用于棒–板间隙在正极性雷电冲击电压作用下流注放电区域电场的测量。首先测量未发生放电时棒–板间隙轴线上的几何电场,并与计算结果进行对比;其次,测量流注产生后放电区域内、外的电场强度,并结合高速摄像机拍摄到的流注放电图片对测量结果进行分析。测量结果为流注通道与空间电荷的物理模型建立提供了依据。     

非均匀电场测量系统的研究与设计

当输电线路跨越民房或蔬菜大棚等时,下方电场因复杂环境的畸变作用而分布不均,敏感点内狭小区域电场的准确测量成为电磁环境研究的关键问题.目前,国内对非均匀电场测量原理和系统研究较少,文中结合现有系统测量原理和方法,通过球形和盒形两种测量系统对电场的影响结果分析,设计了球面上三对沿X、Y、Z轴相互垂直排布的用于狭小空间测量的非均匀电场测量系统,结合悬浮体电场测量原理分析非均匀电场值计算方法,仿真验证了非均匀电场测量误差在10％以内.测量系统实际测量误差在8％以内,从而有效的验证了小尺寸测量系统可有效测量非均匀电场.     

基于Pockels效应的大气电场测量研究

为解决常用场磨式大气电场仪体积大、机械磨损严重、易受电磁干扰、测量带宽窄等问题,在研究分析Pockels效应原理的基础上,提出应用Pockels效应来测量大气电场的方法。对晶体、光源的选择及传感器设计中出现的问题进行了分析,设计了一种基于Pockels效应原理的脉冲电场传感器,该传感系统包括稳定高效的光源、Pockels晶体探头、数据采集及处理电路。通过模拟仿真,说明了这种测量方法是可行的,为进一步研制大气电场测量传感器,提高其性能提供了理论依据。     

球形电场测量系统在高压测量领域中的应用

球形电场测量系统由球形探头和光纤传输系统两部分组成。根据探头表面剖分不同，可分为一维、二维、三维三种。本文在介绍球形探头测量基本原理，以及电场测量系统的组成和结构的基础上，综述了球形电场测量系统的研究状况及其在高电压测量领域（包括电场强度测量、高电压测量及其他参量测量）中的应用，并分析了球形电场测量系统应用于高电压测量领域中需进一步解决的问题。     

便携式工频电场测量装置的设计

为了了解设备表面和内部的工频电场,从而更好地研究设备运行的状态及优化改进设备,笔者介绍了一维球型电场传感器的测量原理,设计了一种基于C8051F410单片机的便携式工频电场测量装置,讨论了不同形状及规格电场探头对测量结果的影响并完成了电场探头的选型。在500 kV交流输电线下方和实验室简化同心圆球电极内使用该装置与国外标准仪器进行了对比测量,现场测试结果表明该装置测量数据与国外仪器相比具有较大的相关度,能准确地测量电力系统工频电场,具有很好的实用性。     

数字式无线工频电场测量仪的研制

有源电场探头在高压电场测量中应用广泛.笔者说明了球形和柱形有源电场探头的测量原理,计算了圆柱形探头对电场的畸变,并介绍了一种有源无线数字式工频电场测量系统.该系统所用的圆柱形探头尺寸小(Φ=26 mm,H=13 mm),通过2.4 GHz无线信号通讯,可在计算机或手机屏幕上直接读出被测点的场强值,并可看到被测点电场的波...     

MEMS电场传感器测试技术研究及进展北大核心CSCD

传感器测试技术对于MEMS电场传感器的研制、试产与测量应用非常重要。文中在MEMS电场传感器研发基础上分析了晶圆级测试、器件级测试、测量标定等技术及发展现状,首先介绍MEMS电场传感器原理、结构设计和传感器件的制备工艺等特点。然后重点阐述现阶段研制MEMS电场传感器的晶圆级测试内容与测试方法、器件级测试内容和测量标定系统。最后分析了国内外MEMS电场传感器测试技术的局限性和发展趋势。在此基础上指出随着国内MEMS电场传感器深入应用,MEMS传感器件测试技术将会迎来快速发展期。     

面向新型电力系统的微型电场传感技术EI北大核心CSCD

高度数字化是新型电力系统的重要特征,需要构建广域、分布式电网深度全景信息实时采集的传感网络作为其支撑。电场信息是电力系统中的基础物理量。电场测量可以应用于电压反演、设备监测、雷电预警、电磁环境监测等应用场景。传统电场测量方法,如场磨式电场测量仪等,往往体积大、成本高,无法适用于电场测量节点的灵活与广域布置。微型电场传感器是一类基于微加工工艺制备的小尺寸、高性能电场测量设备,对于电场测量的数字化、小型化、灵活化需求具有关键意义。该文介绍不同原理微型电场传感器的发展现状,同时列举微型电场传感器的典型应用场景,并对电场传感器发展所面临的挑战进行总结与展望,指出新型电力系统中电场测量面临的挑战与未来发展趋势。     

横电磁波小室校准系统产生标准电场的不确定度评定

电场传感器需要通过校准才能应用于电场测量,校准系统的不确定度反映了传感器校准结果的可信赖程度,所以需要评定校准系统的不确定度。横电磁波(TEM)小室具有成本低、内部电场均匀性好、幅值较高等优点,适用于产生标准电场,进行电场传感器的校准工作。针对光电集成电场传感器的校准需求,建立了一套TEM小室电场传感器校准系统,分析了该系统产生标准电场的各项影响因素包括场均匀系数、TEM小室特征阻抗实部、半空间距离和净输入功率,计算了这些影响因素的标准不确定度。通过不确定度合成,得出TEM小室校准系统在≥95.45%的置信概率下,产生标准电场的扩展不确定度为5.9%,满足校准电场传感器的需求。     

雷电冲击下棒-板间隙空间电场的测量

长空气间隙放电特性是特高压输电技术的重要研究内容,电场测量作为其重要研究手段,是近年来的研究热点之一。为此,建立了以高场强光电集成电场传感器为核心的空间电场测量系统。利用平板电极对电场测量系统进行校准,获得系统的输入输出特性;通过时域波形对比,证明测量系统具有良好的动态响应特性。利用该系统对1m棒-板间隙在正极性雷电冲...     

长空气间隙放电过程的试验观测技术

长空气间隙放电物理过程的试验观测研究是揭示长间隙放电机制和建立放电分析模型的基础。在高速光学观测技术、放电电流测量技术、空间瞬态电场测量技术和同步观测技术4方面开展了研究。通过分析高速摄影仪的成像原理,设计了针对不同放电阶段先导通道光学特性的观测方法;通过合理设计电极结构,研制全数字式光电隔离采集系统,实现了对高电位放电通道电流的全数字式测量;基于Pockels效应,研制出测量幅值上限达800 kV/m的集成光波导瞬态电场仪;基于高速摄影仪曝光时钟信号,提出了各测量设备的数据同步方案。该研究为准确地获取长空气间隙放电关键物理参数,揭示长空气间隙放电发展的物理过程提供了有力支撑。     

静电放电近区辐射电场的时域测试与实验分析

为研究静电放电近区辐射电场的时域测试技术及其时频域特征,利用2种不同的测试方法分别对接触式和空气式静电放电(ESD)产生的近区辐射电场进行了测试,并对实测结果进行了对比分析。结果表明,具有微分特性的测试系统对ESD辐射电场信号中的低频分量衰减严重,使得其实测波形中的频谱能量主要分布在较高频段,在时域上表现为单个或一系列尖脉冲形式,且其幅值与被测辐射场的幅值及其前沿上升/下降时间均有关,由此得到的分析结果无法真实反映被测辐射场的时频域特征;而自行研制的光纤传输式瞬态电场测试系统对ESD辐射电场中的大部分频率分量均具有自积分特性,利用该测试方法实测得到的ESD辐射电场时域波形能直接反映其时、频域特征,更适合用于ESD辐射电场的时域测试。     

基于Kerr电光效应的变压器油中直流电场测量系统

在直流电场下油纸绝缘系统中,空间电荷的存在会对系统的绝缘性能造成影响。通过实时测量得到绝缘系统中的电场分布和电荷分布具有重要意义。Kerr电光效应法因不会对绝缘系统中电场分布造成影响而得到很多研究者的关注。由于实验系统中包含较复杂的光学器件及微弱信号检测单元,其实现具有一定的难度。文章采用光电二极管作为光接收器件,采用一种交流电压调制方法,结合锁相放大器实现了对微弱信号的检测;通过检测输出光强中直流和所施加的交流信号分量,计算得到了待测直流电场的数值。试验结果表明该系统具有较好的线性度。     

油/气两相流高速电容层析成像可视化系统

利用电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)技术,设计了一套应用于油/气两相流检测的高速实时可视化系统。系统硬件采用基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的全数字化数据采集及处理模块和USB通讯接口,可实现高速数据采集及传输;同时采用基于总变差正则化的图像重建算法重构被测介电分布,该算法具有较好的成像分辨能力和边缘保持性。实验表明,该系统重构图像具有较高分辨率和实时性,同时系统软件功能丰富、界面友好,可以满足实际应用对两相流可视化的要求。     

一种新型海洋电场传感器的研究与设计

提出一种用于测量海洋电场信号的低噪声电场传感器,传感器包含一对钽电极和一块低噪声斩波放大器.钽电极通过将钽粉压制、烧结并经过阳极氧化制成.引入电化学阻抗谱以建立钽电极与海水两相界面的等效电路模型,建立斩波放大器的等效噪声电路并分析.测试结果表明,所设计的斩波放大器的等效输入电压噪声为0.42 nV/√Hz,钽电极的自噪声为0.67 nV/√Hz,传感器总体噪声为0.83 nV/√Hz.所设计传感器可用于微弱海洋电场信号的测量.     

利用光电电场传感器测量合成绝缘子的沿面场强

利用光电电场传感器对复合绝缘子表面场强的分布进行了测量,采用平行金属板对研制的电场传感器进行了工频标定实验,并测量了绝缘子棒身表面附近的轴向电场和伞裙下方的径向电场分布。对绝缘子和连接金属导体进行了建模,并利用边界元法计算了绝缘子表面场强的分布,计算结果和测量值基本符合。     

光电集成强电场测量系统及其应用研究

为研发高性能强电场测量系统,在分析高压电场测量的特殊要求后,介绍了光电电场测量系统的基本原理、最新进展及其在高压测量领域的优势。通过对光电集成电场测量系统及传感器体系结构、关键参数的分析,研制了一种光电集成强电场传感器并测量它的输入输出特性。用研制的测量系统测量棒板间隙击穿过程冲击电场与复合绝缘子工频场,证明光电集成电场测量系统在高压测量研究领域的广阔应用前景。