非線性固態(tài)元件測(cè)量電場(chǎng)研究.pdf

1、科技進(jìn)步給生活帶來(lái)便利的同時(shí)，也引起了能源危機(jī)的加劇，為此能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型被各國(guó)加快提上日程。作為能源結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，電網(wǎng)輸能也需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。利用先進(jìn)的傳感器技術(shù)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為電網(wǎng)優(yōu)化和用電安全監(jiān)測(cè)提供技術(shù)支持，而電網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的電場(chǎng)分布是電網(wǎng)監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵參數(shù)之一。除此之外，電場(chǎng)傳感器在科學(xué)研究、生產(chǎn)生活、太空航行等方面也占據(jù)重要地位。自從1837年，來(lái)自英國(guó)的物理學(xué)家法拉第提出了電場(chǎng)的概念后，對(duì)電場(chǎng)測(cè)量的探索就沒有停止過。按照測(cè)量原

2、理可以把電場(chǎng)傳感器分為光學(xué)式和感應(yīng)式兩大類。光學(xué)式電場(chǎng)傳感器成本較高，且受環(huán)境溫度以及飄移電荷的影響較大。感應(yīng)式電場(chǎng)傳感器中的機(jī)械式電場(chǎng)傳感器由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的存在，需要驅(qū)動(dòng)功耗，并會(huì)由于機(jī)械振動(dòng)引入額外的誤差。以變?nèi)荻O管、多層陶瓷、MOSFET等為探頭的固態(tài)電場(chǎng)傳感器有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、阻抗高等優(yōu)點(diǎn)，然而由于這些固態(tài)電場(chǎng)傳感器沒有工作在諧振狀態(tài)，測(cè)量精度不高。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析變?nèi)荻O管的等效電路，并探討變?nèi)荻O管的

3、優(yōu)值Q、變?nèi)荼?CR與等效電路參數(shù)之間的關(guān)系。研究變?nèi)荻O管的C-V特性，并給出其C-V關(guān)系通式，通過公式推導(dǎo)驗(yàn)證了利用變?nèi)荻O管測(cè)量電場(chǎng)的可行性。⑵介紹壓控振蕩電路的原理，設(shè)計(jì)測(cè)量電路。分析FM振蕩信號(hào)鑒頻方法的原理，利用軟件編程實(shí)現(xiàn)脈沖均值型數(shù)字解調(diào)。研究電場(chǎng)測(cè)量的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建方法和電磁屏蔽原理，設(shè)計(jì)電場(chǎng)發(fā)生裝置和屏蔽箱。⑶搭建了電場(chǎng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)測(cè)試變?nèi)荻O管1SV149的C-V特性以及不同電場(chǎng)強(qiáng)度的工頻電場(chǎng)環(huán)境下的電場(chǎng)測(cè)量