非線性固態(tài)元件測量電場研究.pdf

1、科技進步給生活帶來便利的同時，也引起了能源危機的加劇，為此能源結構轉型被各國加快提上日程。作為能源結構的關鍵環(huán)節(jié)，電網(wǎng)輸能也需要進行相應的調整。利用先進的傳感器技術對電網(wǎng)進行監(jiān)測，為電網(wǎng)優(yōu)化和用電安全監(jiān)測提供技術支持，而電網(wǎng)關鍵節(jié)點的電場分布是電網(wǎng)監(jiān)測的關鍵參數(shù)之一。除此之外，電場傳感器在科學研究、生產(chǎn)生活、太空航行等方面也占據(jù)重要地位。自從1837年，來自英國的物理學家法拉第提出了電場的概念后，對電場測量的探索就沒有停止過。按照測量原

2、理可以把電場傳感器分為光學式和感應式兩大類。光學式電場傳感器成本較高，且受環(huán)境溫度以及飄移電荷的影響較大。感應式電場傳感器中的機械式電場傳感器由于機械結構的存在，需要驅動功耗，并會由于機械振動引入額外的誤差。以變容二極管、多層陶瓷、MOSFET等為探頭的固態(tài)電場傳感器有體積小、結構簡單、阻抗高等優(yōu)點，然而由于這些固態(tài)電場傳感器沒有工作在諧振狀態(tài)，測量精度不高。
　　本研究主要內容包括：⑴分析變容二極管的等效電路，并探討變容二極管的

3、優(yōu)值Q、變容比 CR與等效電路參數(shù)之間的關系。研究變容二極管的C-V特性，并給出其C-V關系通式，通過公式推導驗證了利用變容二極管測量電場的可行性。⑵介紹壓控振蕩電路的原理，設計測量電路。分析FM振蕩信號鑒頻方法的原理，利用軟件編程實現(xiàn)脈沖均值型數(shù)字解調。研究電場測量的實驗平臺的構建方法和電磁屏蔽原理，設計電場發(fā)生裝置和屏蔽箱。⑶搭建了電場測量實驗平臺，實驗測試變容二極管1SV149的C-V特性以及不同電場強度的工頻電場環(huán)境下的電場測量