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微型电场传感器在工频电场测量中的应用研究仝杰;雷煜卿;刘国华;王鹤;金学明;杨鹏飞;彭春荣【摘要】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.【期刊名称】《电子与信息学报》【年(卷),期】2018(040)012【总页数】6页(P3036-3041)【关键词】电场传感器;工频电场;正交相关检测【作者】仝杰;雷煜卿;刘国华;王鹤;金学明;杨鹏飞;彭春荣【作者单位】中国电力科学研究院有限公司北京 100192;中国电力科学研究院有限公司北京 100192;北京智芯微电子科技有限公司电力芯片设计分析实验室北京100192;北京智芯微电子科技有限公司北京市电力高可靠性集成电路设计工程技术研究中心北京 100192;北京智芯微电子科技有限公司电力芯片设计分析实验室北京 100192;北京智芯微电子科技有限公司北京市电力高可靠性集成电路设计工程技术研究中心北京 100192;北京智芯微电子科技有限公司电力芯片设计分析实验室北京 100192;北京智芯微电子科技有限公司北京市电力高可靠性集成电路设计工程技术研究中心北京 100192;北京中科飞龙传感技术有限责任公司北京100083;北京中科飞龙传感技术有限责任公司北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TP212.11 引言电场探测技术在电力行业中不可或缺，已经成为一种非常有效的科学研究和测量手段。
精确地测量电力设备周围空间电场及变化，对电力设备的设计制造和安全运行具有非常重要的意义。
关于电场传感器的研究分析摘要：电场传感器在测量瞬态电常、交变电场和静电场方面发挥重要作用。
由于三种电场所处环境存在差异，所以需要应用到不同原理和不同结构的传感器。
在科学技术推动下，虽然很多电场传感器可以同时测量两种或三种电场，但在测量同一类电场时，由于传感器原理和结构不尽相同，所以其用途、准确性、量程等方面也有所差异。
基于此，本文将对电场传感器进行深入分析，希望能够为专业人士提供参考、借鉴。
关键词：电场传感器；电厂测量；瞬态电场；交变电场；静电场引言：电场测量无论在提高人们生活质量，还是在促进科技进步方面，都具有重大意义。
通过电场传感器测量大气，能够获取准确、有效的信息，有利于及时发现大气中存在的地震、沙尘暴等灾害隐患，从而将自然灾害破坏率降到最低。
在加油站、面粉厂等容易发生火灾的区域进行电场测量，能够减少火灾事故发生率。
另外，在飞机飞行过程中，受气候环境影响容易发引发全问题，导致飞机中的精密电子设备产生故障，利用电场传感器对电场进行测量，能够从根源上减少安全隐患，为飞机稳定运行提供保障。
由此可见，对电场传感器进行研究，已经成为促进社会和谐发展、推动科技持续进步的重要手段。
一、测量静电场或低频电场的电场传感器（一）测量极低频电场的电场传感器极低频电场传感器能够对电场宽带0.08Hz-2MHz之间的电场进行测量。
可以远距离定位雷电或探测大气层附近地场，这种传感器的应用原理，是在极低频电场中设置两个相互平行的导体，通过导体感应出感应电荷。
当两个平行导体电容量超出差放输入电容，同时电阻小于差放输入电阻，能够得出以下公式：E=V/d，其中E代表待测低频电场的强度，V代表测量电压，d代表导体之间的距离，测试电压和待测场强为正比关系。
采用这种测量方法对电场进行测量时，需要保证电线容量满足一定需求，同时差分放大输入阻抗要很高，电容要很小，只有满足这一需求，才能够确保原波形不失真[1]。
1.球型电场传感器在大气空间静电场测量过程中时常用到球型电场传感器，在实际操作中，需要利用气球将传感器带入空中对大气空间进行探测，测量信号会通过发射装置及时反馈到地面。
一种工频电场与工频磁场检测装置研究牛红涛;隋良红;郭乃理;李龙;邓鑫林【摘要】针对高压线路、变电站附近的工频电场与工频磁场检测问题,研究一种基于STM32F407 ARM控制处理器的电场与磁场测量装置.设计一种基于金属球形电容的电场传感器实现工频电场强度测量,该装置采用磁阻传感器探测工频磁场强度,利用高精度仪表放大器AD620和16位8通道同步数据采集A/D转换模块实现对电场和磁场弱信号的放大与同步采集.根据传感器的特性,系统采用高阶多项式数据拟合算法可有效抑制磁场传感器的非线性影响,减小测量误差.试验结果表明:该装置测量稳定,便携性好,能够同时测量空间环境的工频电场与磁场强度,对工频电磁环境的监测有一定的参考意义.【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2018(044)007【总页数】5页(P73-77)【关键词】高压线路;工频电场;工频磁场;同步采集;多项式数据拟合;非线性【作者】牛红涛;隋良红;郭乃理;李龙;邓鑫林【作者单位】中国测试技术研究院,四川成都 610021;中测测试科技有限公司,四川成都 610021;中国测试技术研究院,四川成都 610021;中国测试技术研究院,四川成都 610021;四川大学制造科学与工程学院,四川成都 610065【正文语种】中文【中图分类】TM9370 引言随着人民生活水平的不断提高，环境电磁干扰对健康的影响备受关注。
高压线缆和变电站与人民生活密切相关，这些电力系统周围环境中的工频电场干扰和磁场干扰逐渐成为新的环境污染物，可能导致不良的生物学效应。
此外，电力系统的电磁干扰还可能对工业设备的正常运行产生影响。
因此，研究工频电场和磁场的测量技术对于电磁兼容问题以及长期生活在高压电场和磁场环境下人们的身体健康具有重要意义[1-7]。
目前市场上虽然已经有成熟的电磁场检测设备，但大多是国外研制且造价高昂。
国外电磁场检测精度较高的仪器研发公司主要有德国的Narda公司和意大利PMM公司等。
电容性变电设备绝缘带电检测技术的研究中期报告一、研究背景和意义电容性变电设备（如变压器、电容器等）是电力系统中必不可少的设备，其正常运行对于电力系统的稳定运行和电能的传输具有重要意义。
然而，由于电容性变电设备的结构特殊，其绝缘体存在许多内部介质缺陷和外部因素的影响，极易形成局部放电，进而导致设备内部的绝缘性能下降和设备的损坏，给电网安全带来严重威胁，甚至造成重大的事故。
电容性变电设备的绝缘状态无法直接测量和监测，而目前较为常见的检测方法为离线检测和在线局部放电检测，前者要求设备停机，且不能准确地判断设备的实际绝缘状况，后者则需要在设备运行时进行监测，但其监测精度较低，且对设备运行和输出电量有一定影响。
因此，研究一种非接触式的、可在设备正常运行时进行在线检测的绝缘带电检测技术对于提高电容性变电设备的安全可靠运行和延长设备寿命具有重要意义。
本文具体研究的是基于电磁感应原理的绝缘带电检测技术，可有效实现对电容性变电设备内部绝缘状态的实时监测和预警，对电力系统安全稳定运行具有重大意义。
二、研究方法和方案1.研究目标：基于电磁感应原理，开发一种可实现非接触式在线检测电容性变电设备内部绝缘状态的技术，建立相应的检测模型和算法。
2.研究内容：（1）电磁感应原理及其在绝缘带电检测中的应用研究。
（2）绝缘带电检测系统的设计、制作和测试。
（3）基于电磁感应原理的绝缘状态检测算法研究。
（4）实验室对已有绝缘带电检测系统进行测试和验证，分析其精度和灵敏度。
3.研究步骤：（1）开展电磁感应原理及其在绝缘带电检测中的应用研究，建立检测模型，并进行算法优化。
（2）设计绝缘带电检测系统所需的控制电路、传感器和信号处理器等，制作并调试系统。
（3）测试并验证绝缘带电检测系统的性能，分析其检测精度和灵敏度，优化系统参数和算法。
（4）结合实际电容性变电设备进行应用测试和验证，提高技术的实用性和推广效果。
三、预期成果和意义1.成果：（1）建立基于电磁感应原理的电容性变电设备绝缘带电检测模型和算法。
研究报告科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald7电法勘探作为主要的地球物理勘探方法，不论是在金属与非金属固体矿产的勘查，还是在寻找地下水资源、油气和煤田等方面都有广泛的应用。
目前，电法勘探的变种方法有十多种，除了瞬变电磁法和航空电磁法以外，绝大多数的变种方法均需要观测电场分量。
电场分量的观测采用的电场传感器是电极（铁电极、铜电极或不极化电极），通常将接收电极与地下介质接触，观测接收电极间的电位差，除以接收电极的间距从而得到电场值。
但是,利用电极接地的方式观测电场分量，有一定的局限性，比如接收电极极距较大，在坑道和井中这些狭小的空间无法使用，电位差除极距得到的电场值是覆盖范围的平均值，不能很好的代表一个点的真实电场值，另外，在接地条件差的情况下（如基岩裸露区、冻土区、冰面上等）很难观测，也不能测量空气介质中的电场分量。
针对上述传统电场传感器的局限性，我们利用电磁感应原理开发研制了电容型电场传感器，并对这种电场传感器的性能进行了研究，实验数据表明该电容型电场传感器可以用于电法勘探，这一工作实现了电法勘探交变电场观测技术的突破，提高了电法勘探数据采集信息量和应用效果[1-3]。
1 研制思路和实验方法由于位于交变电场中的电容器，其电容两端会产生电位差，所以在电容器的电容是已知的情况下，如果测得处于交变电场中电容器两端的电位差，就可以计算出交变电场的强度。
基于这一原理，我们设计了两块平行电容板组成的电容型电场传感器，利用它测定特定方向的交变电场，具体仪器如图1所示，图中电容器为6块铜板拼装的正方体状传感器，两侧的对立铜板分别带有导线可以连接仪器测量，铜板之间有特定材料连接，并非互相接触，具有电容器的功能，可以简便的放置测量。
在研制新型电容传感器之前我们利用可控源音频大地电磁法对电场三分量进行了计算，确定了地表测量的可行性。
在仪器研制开发之后，我们在室内通过标准信号检测了所研制电容型电场传感器的频谱特性并进行了系统的性能测试。
工频电场遥测系统传感器的分析与研究石磊; 张福生; 罗帅; 庞树阳; 常丙乾【期刊名称】《《承德石油高等专科学校学报》》【年(卷),期】2019(021)005【总页数】6页(P48-53)【关键词】平行板电容器; COMSOL; 工频电场遥测系统; 电容分压原理【作者】石磊; 张福生; 罗帅; 庞树阳; 常丙乾【作者单位】石家庄铁道大学电气与电子工程学院河北石家庄 050043【正文语种】中文【中图分类】TP212电力维护工人因长时间暴露在电力维护设备场内，稍有不慎将会发生触电危险，电力工人的人身安全未能得到有效地保障，这将给电力行业的服务和建设提出了更高的要求。
低压线缆通向千家万户，因此对其带电状态的检测工作需要有充足的安全保障。
传统检测低压电缆带电状态的方法有：使用试电笔、验电器、万用表等工具进行检测，但这些方法因为均需要与低压线缆进行接触，所以在实际使用过程中难免存在安全隐患，而使用工频电场遥测装置检测电缆线路带电状态具有安全性高、使用方便、检测快速等优点，近年来，国内学者对电容式传感器测量电场的研究越来越多，文献[1-5]均是利用工频电场遥测系统来测量电场的，并取得了相对较好的测量结果。
笔者基于以上研究背景，对工频电场遥测系统中的传感器部分进行了研究。
1 遥测电系统概述目前，应用最广泛的测量装置是验电器,其原理是验电器的测量探头与待测设备相接触,若待测物体带电，则输出声光报警信号提示人们设备带电，由于验电器的测量探头都是与待测设备接触从而获取信号，所以在接触的过程中，就会存在十分危险的安全隐患，根据上述情况，本文将对低压线缆电场的非接触测量模型进行分析与研究，基于静电场理论设计了一种以平行板电容器作为实验模型的电场传感器。
1.1 电场测量模型的相关理论分析通过物理学中的静电场理论我们可以知道，在某一块区域内，若存在带电导体或带电电荷，那么这片区域内将会产电场，此时如果电场中存在一金属导体，那么在电场力的影响下，金属导体和电介质中的电荷将会重新分布，从而使原电场分布受到影响。
电场传感器在电力设备局部放电检测中的应用研究1. 引言电力设备的可靠性和安全性对电力系统运行起着至关重要的作用。
然而，在电力设备的运行过程中，由于电场效应的存在，可能会导致设备的局部放电，从而可能引发设备的损坏和故障。
因此，精确、及时地检测和识别设备的局部放电现象对确保电力系统的稳定运行至关重要。
而电场传感器作为一种常用的传感器，可以有效地监测电场强度的变化，并且在电力设备局部放电检测中发挥着关键作用。
2. 电场传感器的原理和特点电场传感器基于电场强度与电荷之间的关系进行工作。
当电荷在电场中移动时，其所受到的力与电场强度成正比。
电场传感器通过测量电荷移动所受力的大小，从而间接测量电场强度。
与其他传感器相比，电场传感器具有以下特点：2.1 高精度：电场传感器能够精确地测量电场强度的变化，提供高精度的测量结果。
2.2 非侵入性：电场传感器无需直接接触被测电场，因此可以应用于对电力设备进行在线监测。
2.3 快速响应：电场传感器具有快速的响应速度，能够及时捕捉到局部放电事件的发生。
3. 电力设备局部放电检测中的应用研究3.1 电场传感器在变压器局部放电检测中的应用变压器是电力系统中重要的电力设备之一。
由于其复杂的结构和运行条件，变压器容易发生局部放电现象。
电场传感器可以在变压器绝缘油中布置，并测量变压器绝缘油中的电场强度变化。
通过分析电场传感器的测量信号，可以及时检测变压器的局部放电现象，预防设备故障和事故的发生。
3.2 电场传感器在电缆局部放电检测中的应用电缆作为输送电力的重要环节，也容易受到局部放电的影响。
电场传感器可以直接放置在电缆的表面或电缆绝缘层中，监测电缆周围的电场强度分布。
通过分析电场传感器的输出信号，可以快速、准确地定位并判别电缆中的局部放电事件。
3.3 电场传感器在开关设备局部放电检测中的应用开关设备作为电力系统的开关控制部分，对电力系统的安全运行至关重要。
局部放电是导致开关设备故障和事故的主要原因之一。
