[實用新型]分布電極式三維電場傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821057260.2
• 申請日: 2018-07-04
• 公開（公告）號: CN208443927U
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏善紅;聞小龍;楊鵬飛;彭春榮;鄭鳳杰;劉宇濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院電子學研究所;北京中科飛龍傳感技術(shù)有限責任公司
• 主分類號: G01R29/12
• 分類號: G01R29/12;G01R29/14;G01R1/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李坤

本實用新型提供了一種分布電極式三維電場傳感器，包括：封裝結(jié)構(gòu)、電場敏感單元和多個分布式電極；電場敏感單元封裝在封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)；多個分布式電極在封裝結(jié)構(gòu)的多個面上均勻分布；多個分布式電極分別與封裝結(jié)構(gòu)通過絕緣柱相連，多個分布式電極分別與電場敏感單元電性相連。本實用新型有利于減小三維電場傳感器的體積，顯著降低對被測空間電場的畸變干擾，有利于實現(xiàn)空間三維電場的高靈敏測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及電場檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種分布電極式三維電場傳感器。

背景技術(shù)

電場測量具有十分重要的意義。在氣象領(lǐng)域，監(jiān)測地表及高空大氣電場變化，可獲知雷電的孕育、發(fā)展及發(fā)生信息，為雷電預(yù)警提供重要指標，從而為導(dǎo)彈和衛(wèi)星等飛行器的發(fā)射升空提供重要的安全保障，也能夠為森林、景區(qū)、輸電線路、石化煉廠提供預(yù)警信息；在電網(wǎng)領(lǐng)域，監(jiān)測輸電線路及變電站等附近的電場，可準確獲知交直流電壓及相位信息，為智能電網(wǎng)輸電狀態(tài)提供重要參考，也可獲知輸電線路附近民宅等設(shè)施附近電場強度，為評估電網(wǎng)電磁環(huán)境影響提供依據(jù)；在石化領(lǐng)域，人體、設(shè)備、油氣等當靜電荷積累到一定程度后容易引發(fā)放電，造成火災(zāi)、爆炸等嚴重的安全事故，通過監(jiān)測電場，評估靜電高危區(qū)域帶電情況，為石化領(lǐng)域安全生產(chǎn)提供有力支撐。

電場為矢量，包含方向與強度信息。在許多應(yīng)用領(lǐng)域，僅測量電場的一維分量無法準確獲知電場分布信息，容易造成較大的誤差。例如，在高空電場探測領(lǐng)域，空中電場受雷暴云電荷影響，呈三維分布特征，且傳感器在空中探測時姿態(tài)難以保持不變，僅通過一維電場敏感結(jié)構(gòu)難以準確測量電場的三維分量，從而影響高空電場探測結(jié)果的準確性。

傳統(tǒng)的三維電場傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、體積大。隨著電場檢測技術(shù)的發(fā)展，電場傳感器朝著微型化、集成化的方向發(fā)展，尤其是基于微納米技術(shù)的電場傳感器具有體積小、功耗低、成本低、便于批量制造、易于集成化、工作頻帶寬，以及電場探測的空間分辨率高等突出優(yōu)點，是電場傳感器的重要發(fā)展方向，受到國際上越來越多的關(guān)注。然而，目前可用于三維電場探測的微型傳感器還比較缺乏。文獻報道的微型電場傳感器大部分僅能測量一維電場，而通過布置多個微型電場傳感器進行三維電場測量的思路，系統(tǒng)復(fù)雜，成本高，制約了其廣泛應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本實用新型提供了一種分布電極式三維電場傳感器，以至少部分解決以上所提出的技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種分布電極式三維電場傳感器，包括：封裝結(jié)構(gòu)、電場敏感單元和多個分布式電極；電場敏感單元封裝在封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)；多個分布式電極在封裝結(jié)構(gòu)上均勻分布；多個所述分布式電極分別與封裝結(jié)構(gòu)通過絕緣柱相連，多個所述分布式電極分別與所述電場敏感單元電性相連。

在本實用新型的一些實施例中，封裝結(jié)構(gòu)為立方體結(jié)構(gòu)；多個分布式電極分布在封裝結(jié)構(gòu)正交的三個面上；多個分布式電極為平面片狀結(jié)構(gòu)。

在本實用新型的一些實施例中，封裝結(jié)構(gòu)為柱狀體結(jié)構(gòu)；多個分布式電極分別分布在封裝結(jié)構(gòu)的底面和側(cè)面，在封裝結(jié)構(gòu)的側(cè)面的分布式電極均勻分布；分布在封裝結(jié)構(gòu)底面的所述分布式電極為平面片狀結(jié)構(gòu)，分布在封裝結(jié)構(gòu)側(cè)面的所述分布式電極為弧面片狀結(jié)構(gòu)。

在本實用新型的一些實施例中，封裝結(jié)構(gòu)為球狀體結(jié)構(gòu)；多個分布式電極均勻分布在封裝結(jié)構(gòu)表面；多個分布式電極為弧面片狀結(jié)構(gòu)。

在本實用新型的一些實施例中，電場敏感單元為多個，多個電場敏感單元在同一個封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)，定位在同一個封裝結(jié)構(gòu)上的分布式電極與封裝在該封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)的電場敏感單元相連。

在本實用新型的一些實施例中，電場敏感單元為一個，定位在同一個封裝結(jié)構(gòu)上的分布式電極均與封裝在該封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)的電場敏感單元相連。