关于优化电极结构和信号处理方法的研究 野外磨坊类型电场传感器电场传感器的研究

科学领域:

• 电气工程 电气工程
• 大气物理学 大气物理学
• 传感器技术 传感器技术

背景情况:

• 电场传感器通常缺乏准确的数学模型,并遭受与波噪声的弱信号.
• 现有的模型不能完全捕捉影响传感器灵敏度的复杂相互作用.

研究的目的:

• 开发一个准确的数学模型,用于野外磨坊电场传感器.
• 优化传感器参数和改进信号处理,以提高测量准确度.
• 建立一个可靠的系统,实时测量大气电场强度.

主要方法:

• 建立了传感器的感应电极的数学模型,并利用有限元分析来优化屏蔽电极厚度和电极距离.
• 设计了一个信号处理电路,包括预集成转换,差分放大和偏差电路.
• 开发了一种改进的波检测方法,将快速里埃转换和逆向传播神经网络 (FFT-BP) 与优化的学习参数相结合.

主要成果:

• 优化传感器参数 (屏蔽电极厚度,电极距离) 以提高灵敏度.
• 在0-20kV/m模拟电场范围内达到18.7V/m的测量分辨率.
• 通过FT-BP方法证明了超过99%的测量线性,并提高了精度和速度.

结论:

• 开发的野外磨坊电场传感器系统为测量大气电场强度提供了准确可靠的方法.
• 优化的数学模型和先进的信号处理大大降低了噪声,提高了测量精度.
• 该系统为闪电监测和预警系统等应用提供了有价值的实时数据.