[发明专利]一种前端数字化的MEMS微镜高压静电传感器

说明书

本发明公开了一种前端数字化的MEMS微镜高压静电传感器，金属悬臂的一端固定于固定框架的内，金属悬臂的另一端悬空，封盖、固定框架、基座及PCB电路板自上到下依次固定，基座上设置有导电柱，待测高压导体通过PCB电路板与导电柱电连接，金属悬臂的上表面设置有反光阵列，反光阵列位于导电柱的正上方，封盖上设置有光纤探头，光纤探头位于所述反光阵列的正上方，光纤探头通过光纤与光发射/接收器相连接；反光阵列由若干第一反光条及若干第二反光条组成，其中，第一反光条的发射率大于第二发光条的反射率，且各第一反光条与各第二反光条依次交错分布，该传感器能够直接对高压导体上的静电电压进行检测，并且输出信号为数字信号。

技术领域

本发明涉及一种高压静电传感器，具体涉及一种前端数字化的MEMS微镜高压静电传感器。

背景技术

高压电力电容器大量应用于电力系统及试验站，由于电容器所储存的电荷处于静止状态，很难被一般的测量方式所感知，包括电磁感应，磁场测量等原理和方法，目前，用于高压静电感测的装置和产品，包括旋转叶片式、振动电容式的静电测量装置，由于其体积、功耗大且成本较高，技术上、经济上很难应用于电力部门大量装备的高压电容器，因此，每年由电容器储存电荷的不可见性所造成的人身伤亡事故屡见报道，给家庭、企业和社会造成不可挽回的损失。另外，高压静电放电时会产生瞬态脉冲大电流，并伴随着强电磁辐射，直接影响实验室中控制系统、测量仪器等电子静电敏感设备的正常运行，甚至存在引发火灾爆炸的隐患。因此高压静电的监测成为近年来电气设备领域的研究热点。

对高压静电场进行直接接触式的测量是最为精确简便的方法，然而与储能设备连接的母排其静态高压可达几十kV至上百kV，这使得直接测量高压静电场的设备需有较大的绝缘余量，其体积无法实现小型化。并且高压母排通常布局复杂，走线较长，要对其高压静电进行实时监测，许大量直接测量仪器才可完成，这对空间和成本要求很高。近年来大量研究开始侧重于对高压电场的非接触式间接测量，研究设计处了多种基于机械式或者光学式的电场传感器。然而在静电场中，电场无法给传感器提供持续的能量，高压导体上的电荷是不能持续维持宏观运动的，这成为了静电场测量的难点，使得目前电场传感器对低频或静电场的灵敏度较低。同时，目前能够用于测量高压静电场的传感器存在结构复杂、体积较大、成本较高等缺点，无法实现大批量的生产。而在电力系统或者电气实验室运行过程中，需用大量的非接触式间接测量仪器对高压母排的各个事故易发点进行在线监测，以保证操作人员和电子设备的安全，因此现有电场传感器无法满足此要求，同时现有传感器的输出为模拟信号，需要进行后续的处理。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种前端数字化的MEMS微镜高压静电传感器，该传感器能够直接对高压导体上的静电电压进行检测，并且输出信号为数字信号，同时具有体积小、成本低及结构简单的特点。

为达到上述目的，本发明所述的前端数字化的MEMS微镜高压静电传感器包括PCB电路板、MEMS微镜、光纤及光发射/接收器；其中，MEMS微镜包括基座、微镜及封盖，其中，微镜包括固定框架及金属悬臂，金属悬臂的一端固定于固定框架的内，金属悬臂的另一端悬空，封盖、固定框架、基座及PCB电路板自上到下依次固定，基座上设置有导电柱，待测高压导体通过PCB电路板与导电柱电连接，金属悬臂的上表面设置有反光阵列，反光阵列位于导电柱的正上方，封盖上设置有光纤探头，光纤探头位于所述反光阵列的正上方，光纤探头通过光纤与光发射/接收器相连接；

反光阵列由若干第一反光条及若干第二反光条组成，其中，第一反光条的发射率大于第二发光条的反射率，且各第一反光条与各第二反光条依次交错分布。

所述PCB电路板包括板基、金属引线、电压接头及光纤转接头，其中，金属引线、电压接头及光纤转接头均位于板基上，且金属引线的一端与电压接头相连接，金属引线的另一端与导电柱相连接，待测高压导体与电压接头电连接，光纤与光纤转接头相连接。

基座上开设有TSV孔，其中，TSV孔内填充有固态导电物以形成导电柱。