集成光波导直流电场传感器设计与实现

针对集成光波导电场传感器无法直接对直流电场响应的问题,基于场磨式电场传感器的基本原理,研制了一种由直流电机、屏蔽电极、集成光波导和感应电极构成的直流电场传感器,其体积为87.5 mm×58.5 mm×17.5 mm。推导给出了集成光波导直流电场传感器的工作原理,利用COMSOL软件构建了传感器的三维仿真模型,仿真得出了感应电极上的电场强度随着屏蔽电极的旋转进行周期性的变化。建立直流电场测试系统,对研制的集成光波导直流电场传感器的动态范围进行测试。结果表明:传感器的最小可测电场为5 kV/m,最大可测电场大于140 kV/m,线性相关系数为0.995 1,适合用于直流电场测量。

基于电光调制的小型化三维雷击脉冲电场测量装置

非接触式的电场传感技术是目前电力系统关键节点电压测量的一种解决方案,为此以实现体积小、空间分辨力高的三维雷击脉冲电场准确测量为目标,提出了一种基于电光调制的小型化三维脉冲电场测量技术,自主研发了基于非对称直波导的三维电场测量探头,并对探头的测量范围、方向性和时域波形测量功能进行了仿真研究及试验验证。该三维探头的体积约为3 cm×3 cm×10 cm,与常规三维探头相比,缩小了约10倍,进一步提高了电场测量的空间分辨率。搭建雷电脉冲试验平台评价传感器的测量性能,结果表明,该探头不仅可真实反映了待测雷击脉冲电场的时域波形,而且具有良好的方向性,在额定值20%~120%范围内传感器综合测量误差绝对值<3%,可实现雷击脉冲电压的准确测量。

Integrated Optical Waveguide Sensor for Lighting Impulse Electric Field Measurement

A Lithium niobate （LiNbO3） based integrated optical E-field sensor with an optical waveguide Mach-Zehnder interferometer （MZI） and a tapered antenna has been designed and fabricated for the measurement of the pulsed electric field. The minimum detectable E-field of the sensor was 10kV/m. The sensor showed a good linear characteristic while the input E-fields varied from 10kV/m to 370kV/m. Furthermore, the maximum detectable E-field of the sensor, which could be calculated from the sensor input/output characteristic, was approximately equal to 1000kV/m. All these results suggest that such sensor can be used for the measurement of the lighting impulse electric field.