[发明专利]球载式MEMS探空电场传感器及其标定方法

说明书

本发明提供了一种球载式MEMS探空电场传感器，包括：保温罩，内部形成一空腔，用于提供一容纳空间，并且该保温罩具有一开口；MEMS电场传感器敏感芯片，设于所述保温罩所述容纳空间内；感应探头，其一端固定连接在所述保温罩内的所述传感器敏感芯片上，另一端经所述保温罩的开口延伸至所述保温罩的外部。本发明还提供了一种球载式MEMS探空电场传感器集成系统以及一种球载式MEMS探空电场传感器的标定方法。本发明球载式MEMS探空电场传感器、MEMS探空电场传感器集成系统及标定方法，使用便捷，可避免受到低温、高湿度、降水等恶劣环境的影响，具有更高的灵敏度及稳定性。

技术领域

本发明涉及空中电场监测技术领域，尤其涉及一种球载式MEMS探空电场传感器及其标定方法。

背景技术

电场监测具有十分重要的意义。在气象领域，监测地表及高空大气电场变化，可获知雷电的孕育、发展及发生信息，为雷电预警提供重要指标，从而为导弹和卫星等飞行器的发射升空提供重要的安全保障，也能够为森林、景区、输电线路、石化炼厂提供预警信息；在电网领域，监测输电线路及变电站等附近的电场，可准确获知交直流电压及相位信息，为智能电网输电状态提供重要参考，也可获知输电线路附近民宅等设施附近电场强度，为评估电网电磁环境影响提供依据；在石化领域，人体、设备、油气等静电荷积累到一定程度后容易引发放电，造成火灾、爆炸等严重的安全事故，通过监测电场，评估静电高危区域带电情况，为石化领域安全生产提供有力支撑。然而，电场检测离不开对电场传感器的基础研究工作。

随着电场检测技术的发展，电场传感器朝体积小、集成化、批量化的方向发展，尤其是基于微纳米技术的电场传感器具有成本低、体积小、功耗低、可实现批量生产、易于集成化、工作频带宽，以及电场探测的空间分辨率高等突出优点，是电场探测传感器的重要发展方向，受到国际上越来越多的关注。然而，在进行空中电场测试时，传感器需面临低温、高湿、低气压、降水等多种恶劣环境的影响，探空电场传感器的结构设计及对应结构的标定方法尤为重要。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决或者至少部分缓解上述技术问题，本发明提供了一种球载式MEMS探空电场传感器及其标定方法。本发明球载式MEMS探空电场传感器及其标定方法，使用便捷，可避免受到低温、高湿度、降水等恶劣环境的影响，具有更高的灵敏度及稳定性。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种球载式MEMS探空电场传感器，包括：保温罩，内部形成一空腔，用于提供一容纳空间；并且该保温罩具有一开口；MEMS电场传感器敏感芯片，设于所述保温罩所述容纳空间内；感应探头，其一端固定连接在所述保温罩内的所述传感器敏感芯片上，另一端经所述保温罩的开口延伸至所述保温罩的外部。

在本发明的一些实施例中，所述感应探头从所述保温罩内部向外延伸预设长度，其位于所述保温罩之外的一端部的形状为球体、倒角圆柱体或倒角正方体。

在本发明的一些实施例中，在所述开口处的所述感应探头与保温罩之间设有绝缘隔离层，绝缘隔离层电阻率不小于10⁸Ωcm。

在本发明的一些实施例中，所述保温罩为防静电保温罩，该防静电保温罩通过在泡沫或塑料外表面涂覆、包裹金属材料或防静电材料形成。

在本发明的一些实施例中，还包括：信号处理单元，位于所述保温罩之内，用于为敏感芯片提供工作的驱动信号，及处理敏感芯片的输出信号；电源，包括干电池或干电池组，固定于所述保温罩内部；以及加热单元，用于对MEMS电场传感器敏感芯片及信号处理单元进行辅助供热。

根据本发明的另一个方面，提供了一种MEMS探空电场传感器集成系统，包括所述的球载式MEMS探空电场传感器，还包括探空仪电路及天线，该探空仪电路设于所述保温罩内，该天线从保温罩内部穿出。