收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

MOEMS光学电流传感器研究

鲁亮  
【摘要】: 光学电流传感器是电流传感器未来的重要发展方向。采用光学方法与电学相结合的方案对高压电网中的电流进行实时监控和测量,具有绝缘性能好、抗干扰能力强、测量精度高等突出的优势。而当前正日益成熟的微光机电系统(MOEMS)技术,以其低成本、高性能以及多用途等特点为光学电流传感器的发展提供了新的空间。 本文将光学电流传感器的设计思想与优良的MOEMS光学调制器光栅光阀(GLV)相结合,创新性地提出了一种新的MOEMS光学电流传感器的设计方案,并对测量芯片的制作工艺进行了探索。该方案具有温度稳定性好、大电流下测量精度高、频率响应范围宽等特点。文章阐述了器件工作原理,分析了其光学、机械性能以及动态特性等,优化了设计参数。通过有限元分析和数值计算对器件的模态、工作性能、热膨胀特性等进行了模拟,结果表明:测量芯片量程达500A-2000A,并可通过改变设计参数灵活调整;一阶固有频率接近60kHz,大电流下灵敏度接近0.2dB/A,外界温度变化±50K时传感器测试误差在0.7%以内。 根据分析结果和设计参数,采用MEMS表面微加工工艺在SOI硅片上制作了器件,并对主要工艺进行了研究,得到了释放完全的结构。搭建了光学测试装置并对器件进行了测试,当电压从0V逐渐增加到24.9V,0级衍射光强从92.6%降至55.1%。 本文还针对影响器件性能的黏附现象和器件层薄膜初始应力进行了探讨。分析了两种不同情况下器件梁黏附的临界长度,提出了解决黏附问题的方案。介绍了一种用于应力测试的微旋转结构,使用ANSYS软件对其进行了有限元分析,采用与器件相同的工艺在SOI硅片上制作了旋转结构,并测得其旋转梁尖端的位移为2μm,据此计算出SOI结构层薄膜的初始应力为20MPa左右。 文章最后对整个课题的工作进行了总结,并提出了下一步研究工作的方向。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 宁雅农,D.A.Jackson;光学电流传感器的新进展[J];光学学报;1993年07期
2 张国庆,李岩松,于文斌,郭志忠,杨以涵,高桦;独立量自适应光学电流传感理论及其应用[J];电网技术;2005年02期
3 尚勇,李洪杰,严璋,郭天兴;光学电流传感器研究的历史与现状[J];电力电容器;2000年01期
4 王伟,郝雁;压阻式加速度计双端固支梁结构的设计与分析[J];传感器技术;2003年10期
5 王政平,李庆波,冯瑞颖,王慧丽,黄宗军,于鑫,史金辉;起偏器参量对光学电流传感器性能的影响[J];光子学报;2003年04期
6 ;光电子技术与器件 光学传感、传感器[J];中国光学与应用光学文摘;2005年03期
7 易本顺,刘延冰,阮芳;光学电流传感器灵敏度的提高[J];传感器技术;1996年03期
8 王政平,孙维民;一种新型多环光路光学电流传感器的研究[J];光子学报;1996年09期
9 盛珑,高桦,张国庆,郭志忠;光学电流传感器的输出特性分析[J];仪表技术与传感器;1999年11期
10 娄凤伟;光学电流传感器的现状与发展[J];电工技术杂志;2002年06期
11 李红斌,刘延冰,汪本进;偏振分束器对光学电流传感器稳定性的影响[J];光子学报;2003年02期
12 娄凤伟;光学电流传感器的现状与发展[J];四川水力发电;2004年S1期
13 尹浩,刘延冰,戴澹潜;光学电流传感器(OCT)监测系统的研究[J];电子仪器仪表用户;1998年06期
14 ;传感器[J];中国光学与应用光学文摘;1997年01期
15 刘晔,夏建生,张赟;光学电流传感器系统的线性双折射问题及对策[J];传感器技术;2000年03期
16 ;光学传感、传感器[J];中国光学与应用光学文摘;2000年05期
17 ;光学传感、传感器[J];中国光学与应用光学文摘;2001年04期
18 许玲,惠小丽;光学电流传感器的实现方案及其现状[J];光电子技术与信息;2004年01期
19 蒙文,李云霞,赵尚弘;偏振调制型导波光学传感器光路误差分析[J];空军工程大学学报(自然科学版);2004年04期
20 王政平,李庆波,齐异,黄宗军,史金辉;线性双折射色散对OCS灵敏度影响的理论研究[J];光子学报;2005年01期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 徐启峰;;光学电流传感器测量模式的局限性[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
2 徐启峰;黄衍堂;;光学电流传感器测量模式的局限性[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
3 王政平;王晓忠;欧阳春梅;;Verdet常数色散对采用宽带光源的OCS影响的分析[A];光电技术与系统文选——中国光学学会光电技术专业委员会成立二十周年暨第十一届全国光电技术与系统学术会议论文集[C];2005年
4 王美蓉;万洵;赵建林;;基于虚拟仪器的光纤电流传感器信号处理系统[A];2007年全国第十六届十三省(市)光学学术会议论文集[C];2007年
5 韩正庆;刘淑萍;;小电流接地系统故障选线方案综述[A];中国电气化铁路两万公里学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 徐临燕;纳米梁谐振器的测试与表征方法研究[D];天津大学;2009年
2 李庆波;保偏膜式光学电流传感器研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
3 刘晓瑜;ZF-7玻璃线性双折射对光学电流传感器输出性能的影响[D];哈尔滨工程大学;2008年
4 王晓忠;光源谱宽对光学玻璃电流传感器输出的影响[D];哈尔滨工程大学;2006年
5 赵本刚;基于MEMS的光学电流传感器与微纳安检流计的研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2007年
6 罗苏南;组合式光学电压/电流互感器的研究与开发[D];华中科技大学;2000年
7 陈庆;基于霍尔效应和空芯线圈的电流检测新技术[D];华中科技大学;2008年
8 康崇;法拉第镜式光学电流互感器研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
9 高海源;硅和石墨烯材料纳机电系统的机电耦合特性研究[D];浙江大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 鲁亮;MOEMS光学电流传感器研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2008年
2 林森;基于法拉第磁光效应的光学电流传感器特性研究[D];重庆大学;2010年
3 张艳;光学电流传感器数字信号处理系统的研究[D];华中科技大学;2004年
4 李遥遥;高精度电流光学传感技术的研究[D];华北电力大学(北京);2011年
5 冯瑞颖;起偏器偏振参数对光学电流传感器输出特性的影响[D];哈尔滨工程大学;2002年
6 齐异;光学玻璃电流传感头色散特性及其对系统灵敏度影响的理论研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
7 刘晓瑜;线性双折射及其波长积累效应对光学玻璃电流传感器的影响[D];哈尔滨工程大学;2005年
8 欧阳春梅;光学玻璃电流传感头内线性双折射及Verdet常数的研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
9 谭巧;反射相移的波长积累效应对BGOCS系统影响研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
10 邓向阳;测量脉冲大电流的光学电流传感器技术研究[D];中国工程物理研究院;2005年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978