高灵敏度高一致性非本征光纤法−珀局部放电声发射传感器

为解决应用于液体电介质局部放电超声信号检测的非本征光纤法–珀传感器(extrinsic fiber Fabry-Perot interferometor,EFPI)检测灵敏度低和一致性差的问题,根据多光束干涉理论及流固耦合振动系统对EFPI传感器进行优化设计,并利用微电子机械系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)加工技术及硅–玻璃键合技术实现传感器设计结构与制备结构的高一致性。设计制备的EFPI传感器法–珀腔腔长为100μm,膜片厚度为5μm,有效约束半径为0.23 mm,在绝缘油介质中一阶固有谐振频率为117 kHz,静压灵敏度为0.0204 nm/Pa。实验结果表明,制备获得的4支EFPI传感器法–珀腔腔长最大偏差率为0.043%,干涉光谱调制度最大相差率为0.89%,一阶固有谐振频率完全相同且与设计计算结果一致,局放超声信号检测特性具有极高的一致性,高效检测角度范围为–60°~60°;EFPI传感器的检测灵敏度为传统的压电陶瓷传感器(piezoelectric,PZT)的3.75倍,且EFPI传感器最小可测局放量低于PZT传感器的值。