[发明专利]一种振膜式高电压传感器

权利要求书

1. 一种振膜式高电压传感器，其特征是：基于电场力驱动极化薄膜振动的原理，由两种薄膜极化方式和三种振动测量方法构成五种具体实施模式：地电位极化光强模拟式、地电位极化遮光数字式、地电位极化光反射数字式、高电位极化光强模拟式和高电位极化遮光数字式；

所述地电位极化光强模拟式的高电压传感器包括：设置于绝缘体[7]中的固定金属极板[1]、高分子镀金属薄膜[2]、高分子非镀金属薄膜[3]、光纤探头[4]、传输光纤[5]以及模拟光电转换及信号控制处理器[6]；绝缘体[7]用于高电位与地电位的隔离；固定金属极板[1]连接高电位，高分子镀金属薄膜[2]接地并经地电位极化而带有静电荷，高分子镀金属薄膜[2]在固定金属极板[1]电场力的驱动下振动，同时叠加了外部环境的干扰振动；高分子非镀金属薄膜[3]只反应外部环境的干扰振动；普通光信号经传输光纤[5]传输到光纤探头[4]并向高分子镀金属薄膜[2]和高分子非镀金属薄膜[3]发射出去，经高分子镀金属薄膜[2]和高分子非镀金属薄膜[3]的反射后光的强度随薄膜的振动或进动发生变化，反射光经光纤探头[4]接收再经传输光纤[5]传输到模拟光电转换及信号控制处理器[6]并经光电转换后得到电信号；

所述地电位极化遮光数字式的高电压传感器包括：设置于绝缘体[7]中的固定金属极板[1]、高分子镀金属薄膜[2]、高分子非镀金属薄膜[3]、传输光纤[5]、激光信号源[8]、电荷耦合器及信号控制处理器[9]、准直器[10]、光阑[11]以及光学放大透镜[12]；绝缘体[7]用于高电位与地电位的隔离；固定金属极板[1]连接高电位，高分子镀金属薄膜[2]接地并经地电位极化而带有静电荷，高分子镀金属薄膜[2]在固定金属极板[1]电场力的驱动下振动，同时叠加了外部环境的干扰振动；高分子非镀金属薄膜[3]只反应外部环境的干扰振动；激光信号源[8]产生的激光信号经传输光纤[5]传输到准直器[10]，准直后经光阑[11]的调整得到边缘整齐清晰的光束，光束以一定的角度发射到高分子镀金属薄膜[2]和高分子非镀金属薄膜[3]，调整光束的边缘与高分子镀金属薄膜[2]和高分子非镀金属薄膜[3]静止时的中心线重合，经高分子镀金属薄膜[2]和高分子非镀金属薄膜[3]反射后光信号进入光学放大透镜[12]，放大后再到线阵电荷耦合器与信号控制处理器[9]；

所述高电位极化光强模拟式的高电压传感器包括：设置于绝缘体[7]中的固定金属极板[1]、高分子镀金属薄膜[2]、高分子非镀金属薄膜[3]、光纤探头[4]、传输光纤[5]、模拟光电转换及信号控制处理器[6]、高值电阻[14]以及直流极化电压[15]；绝缘体[7]用于高电位与地电位的隔离，固定金属极板[1]经高值电阻[14]分别连接直流极化电压[15]的正极和负极，直流极化电压[15]的中性点连接交流电压的地电位，其正极性电压与负极性电压数值相同；高分子镀金属薄膜[2]连接交流电压的高电位，在电压正负交变的过程中，高分子镀金属薄膜[2]的交变电场力与固定金属极板[1]的正负静电荷之间的相互作用对高分子镀金属薄膜[2]产生推挽驱动使之振动，同时叠加了外部环境的干扰振动；高分子非镀金属薄膜[3]只反应外部环境的干扰振动；普通光信号经传输光纤[5]传输到光纤探头[4]并向高分子镀金属薄膜[2]和高分子非镀金属薄膜[3]发射出去，经高分子镀金属薄膜[2]和高分子非镀金属薄膜[3]的反射后光的强度随高分子镀金属薄膜[2]和高分子非镀金属薄膜[3]的振动发生变化，反射光经光纤探头[4]接收再经传输光纤[5]传输到模拟光电转换及信号控制处理器[6]并经光电转换后得到电信号；

所述高电位极化遮光数字式的高电压传感器包括：设置于绝缘体[7]中的固定金属极板[1]、高分子镀金属薄膜[2]、高分子非镀金属薄膜[3]、传输光纤[5]、激光信号源[8]、电荷耦合器及信号控制处理器[9]、准直器[10]、光阑[11]光学放大透镜[12]、泡沫遮光材料[13]、高值电阻[14]以及直流极化电压[15]；绝缘体[7]用于高电位与地电位的隔离；固定金属极板[1]经高值电阻[14]分别连接直流极化电压[15]的正极和负极，直流极化电压[15]的中性点连接交流电压的地电位，其正极性电压与负极性电压数值相同；高分子镀金属薄膜[2]连接交流电压的高电位，在电压正负交变的过程中，高分子镀金属薄膜[2]的交变电场力与固定金属极板[1]的正负静电荷之间的相互作用对高分子镀金属薄膜[2]产生推挽驱动使之振动，振动的幅值是极板间电压的线性函数，同时叠加了外部环境的干扰振动；高分子非镀金属薄膜[3]只反应外部环境的干扰振动；激光信号源[8]产生的激光信号经传输光纤[5]传输到准直器[10]，准直后经光阑[11]的调整得到边缘整齐清晰的光束，在高分子镀金属薄膜[2]和高分子非镀金属薄膜[3]上粘接一块极轻的泡沫遮光材料[13]，调整光束使高分子镀金属薄膜[2]和高分子非镀金属薄膜[3]静止时泡沫遮光材料[13]的端面与光束的中心线重合，高分子镀金属薄膜[2]和高分子非镀金属薄膜[3]振动时带动泡沫遮光材料[13]遮挡全部光束、部分光束或无遮挡光束；

所述地电位极化遮光数字式的高电压传感器包括：设置于绝缘体[7]中的固定金属极板[1]、高分子镀金属薄膜[2]、高分子非镀金属薄膜[3]、传输光纤[5]、激光信号源[8]、电荷耦合器及信号控制处理器[9]、准直器[10]、光阑[11]、光学放大透镜[12]以及泡沫遮光材料[13]；绝缘体[7]用于高电位与地电位的隔离；固定金属极板[1]连接高电位，高分子镀金属薄膜[2]接地并经地电位极化而带有静电荷，高分子镀金属薄膜[2]在固定金属极板[1]电场力的驱动下振动，同时叠加了外部环境的干扰振动；高分子非镀金属薄膜[3]只反应外部环境的干扰振动；激光信号源[8]产生的激光信号经传输光纤[5]传输到准直器[10]，准直后经光阑[11]的调整得到边缘整齐清晰的光束，在高分子镀金属薄膜[2]和高分子非镀金属薄膜[3]上粘接一块极轻的泡沫遮光材料[13]，调整光束使高分子镀金属薄膜[2]和高分子非镀金属薄膜[3]静止时泡沫遮光材料[13]的端面与光束的中心线重合，高分子镀金属薄膜[2]和高分子非镀金属薄膜[3]振动时带动泡沫遮光材料[13]遮挡全部光束、部分光束或无遮挡光束。