高灵敏的光纤Fabry-Perot超声波传感器基于一个槽膜,用于部分放电检测
Applied optics
|September 14, 2023
概括
一种新型槽膜增强了外部光纤的Fabry-Perot干扰度 (EFPI) 超声波传感器用于部分放电 (PD) 检测. 这种改进的传感器提供了5.07倍的灵敏度和可靠的PD监控.
科学领域:
- 光电学是指光电子产品.
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 声学 声学 在声学方面
背景情况:
- 部分放电 (PD) 检测对于电气设备的完整性至关重要.
- 现有的超声波传感器在灵敏度和环境干扰方面面临挑战.
- 光纤传感器为恶劣环境提供了潜在的优势.
研究的目的:
- 开发一种高度灵敏的外部光纤Fabry-Perot干扰度 (EFPI) 超声波传感器,用于部分放电 (PD) 检测.
- 使用有限元模拟优化传感器设计,以提高性能.
- 在现实世界PD检测场景中验证传感器的有效性.
主要方法:
- 用有限元模拟来设计一个槽膜,以获得最佳的共振频率.
- 微电机系统 (MEMS) 工艺在在绝缘体晶圆上制造了隔膜.
- 通过实验评估了传感器的声压灵敏度和超声波信号检测能力.
主要成果:
- 与传统设计相比,形隔膜设计显著提高了传感器灵敏度的5.07倍.
- 制造的传感器在61.5kHz的共振频率下表现出172.42mV/Pa的声压灵敏度.
- 传感器在部分放电实验中成功检测到超声波信号,特征冠状放电.
结论:
- 拟议的EFPI超声波传感器具有槽膜,显示出高灵敏度和适合用于PD检测.
- 传感器的简单的制造工艺和对环境干扰的抗性使其成为一个有前途的解决方案.
- 这项技术可以提高电气绝缘监控的可靠性和安全性.


