使用正交排列的电容式传感单元的三维电场传感器(Three-dimensional electric field sensor,3D EFS)测量空间电场时,轴间耦合效应会严重影响EFS的测量精度。为此,提出了一种电场屏蔽电极,以降低3D EFS的轴间耦合效应,提高测量精度。首先...使用正交排列的电容式传感单元的三维电场传感器(Three-dimensional electric field sensor,3D EFS)测量空间电场时,轴间耦合效应会严重影响EFS的测量精度。为此,提出了一种电场屏蔽电极,以降低3D EFS的轴间耦合效应,提高测量精度。首先,利用多物理场仿真软件构建电场分布模型。其次,根据仿真结果建立带屏蔽电极的3D EFS电容式传感单元的屏蔽电极模型。最后,建立任意角度的测试平台,将带有屏蔽电极的3D EFS和无屏蔽电极的3D EFS进行实验对比。结果显示,有屏蔽电极的3D EFS的测量偏差在3.2%以内,比无屏蔽电极的3D EFS的测量偏差减少12%。因此,所设计的基于电场屏蔽结构的3D EFS可以使解耦矩阵更加可靠,有效降低空间电场测量偏差。展开更多
圆片级真空封装是提高微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)电场传感器品质因数及批量化制造效率的重要途径.本文提出了一种基于绝缘体上硅(Silicon On Insulator,SOI)-玻璃体上硅(Silicon On Glass,SOG)键合的圆片...圆片级真空封装是提高微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)电场传感器品质因数及批量化制造效率的重要途径.本文提出了一种基于绝缘体上硅(Silicon On Insulator,SOI)-玻璃体上硅(Silicon On Glass,SOG)键合的圆片级真空封装MEMS电场传感器,设计并实现了从传感器敏感结构制备到真空封装的整套圆片级加工工艺.本文建立了传感器的结构电容模型,进行了有限元仿真,分析了传感器的特性,突破了传感器微结构制备与释放、SOI与SOG键合等工艺技术难点.该传感器具有工作电压低、品质因数高的突出优点.实验结果表明,工作电压仅为5 V直流与0.05 V交流电压.在60天测试过程中,传感器品质因数始终保持在5000以上.在0~50 kV/m范围内,传感器灵敏度为0.15 mV/(kV/m),线性度为2.21%,不确定度为4.74%.展开更多
通过测量电场获取电力设备实际遭受的过电压对于电力系统故障分析、电力设备绝缘耐受试验标准制定具有重要的指导意义。为此,提出了一种基于集成光学电场传感器的过电压测量技术。首先,介绍了该测量技术的基本原理;其次,研制了集成光学...通过测量电场获取电力设备实际遭受的过电压对于电力系统故障分析、电力设备绝缘耐受试验标准制定具有重要的指导意义。为此,提出了一种基于集成光学电场传感器的过电压测量技术。首先,介绍了该测量技术的基本原理;其次,研制了集成光学电场传感器,并对过电压测量系统的响应速度、频率响应等性能指标进行了测试;最后,采用所提出的测量技术对220 k V母线投入电容式电压互感器(CVT)、投入避雷器期间产生的过电压分别进行了测量。结果表明:过电压测量系统的响应速度达μs级,频率响应在5 Hz^100 MHz内比较平坦;在投入CVT和避雷器的暂态过程中,过电压上升时间约为几μs,过电压倍数可达1.73倍。测量结果反映的物理过程与理论分析一致。展开更多
文摘圆片级真空封装是提高微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)电场传感器品质因数及批量化制造效率的重要途径.本文提出了一种基于绝缘体上硅(Silicon On Insulator,SOI)-玻璃体上硅(Silicon On Glass,SOG)键合的圆片级真空封装MEMS电场传感器,设计并实现了从传感器敏感结构制备到真空封装的整套圆片级加工工艺.本文建立了传感器的结构电容模型,进行了有限元仿真,分析了传感器的特性,突破了传感器微结构制备与释放、SOI与SOG键合等工艺技术难点.该传感器具有工作电压低、品质因数高的突出优点.实验结果表明,工作电压仅为5 V直流与0.05 V交流电压.在60天测试过程中,传感器品质因数始终保持在5000以上.在0~50 kV/m范围内,传感器灵敏度为0.15 mV/(kV/m),线性度为2.21%,不确定度为4.74%.
文摘该文基于MEMS电场敏感芯片,研制出了一种新型的地面大气电场传感器,解决了现有场磨式电场仪易磨损、功耗大、故障率高等问题。敏感芯片采用SOIMUMPS加工工艺制备,其芯片面积仅为5.5 mm×5.5 mm。该文提出了传感器敏感芯片的弱信号检测方法,设计出了满足环境适应性的传感器整体结构方案,并建立了传感器的灵敏度分析模型。对电场传感器进行测试,测量范围为-50 k V/m^50 k V/m,总不确定度为0.67%,分辨力达到10 V/m,功耗仅为0.62 W。外场试验结果表明,MEMS地面大气电场传感器在晴天和雷暴天的电场探测结果,与Campbell公司场磨式电场仪探测结果都有较好的一致性,说明该传感器能满足预测雷暴要求,实现雷电监测和预警功能。
文摘通过测量电场获取电力设备实际遭受的过电压对于电力系统故障分析、电力设备绝缘耐受试验标准制定具有重要的指导意义。为此,提出了一种基于集成光学电场传感器的过电压测量技术。首先,介绍了该测量技术的基本原理;其次,研制了集成光学电场传感器,并对过电压测量系统的响应速度、频率响应等性能指标进行了测试;最后,采用所提出的测量技术对220 k V母线投入电容式电压互感器(CVT)、投入避雷器期间产生的过电压分别进行了测量。结果表明:过电压测量系统的响应速度达μs级,频率响应在5 Hz^100 MHz内比较平坦;在投入CVT和避雷器的暂态过程中,过电压上升时间约为几μs,过电压倍数可达1.73倍。测量结果反映的物理过程与理论分析一致。
