基于多孔式敏感膜片的MEMS光纤珐珀传感器及其局部放电检测

作者：司文荣; 傅晨钊; 卜剑; 倪鹤立; 李浩勇; 王谢君; 鞠登峰; 虞益挺^*

来源：光学精密工程, 2021, 29(11): 2613-2621.

• 光纤传感
• 微光机电系统
• 局部放电
• 珐珀超声传感器
• MEMS敏感膜片

基于微机电系统(Micro-electromechanical Systems,MEMS)的非本征光纤珐珀超声传感器具有抗电磁干扰、信号传输距离远、体积小、质量轻等特点,对电力设备中局部放电所释放的超声信号有着良好的检测与定位能力。该型传感器的敏感结构通常为圆形完整膜片,其加工方法相对简单,但是膜片的内外温度差异或压力不平衡会导致传感器性能指标的偏移,减小或消除这种影响是促进光纤珐珀超声传感器工业化应用的基本前提。提出了一种基于多孔式敏感膜片的光纤珐珀超声传感器,敏感膜片采用MEMS工艺制造,其厚度仅有5μm,加工方法简单,成本低廉;进一步地,结合3D打印技术与防水透声膜完成了敏感膜片的保护性封装。实验结果表明:该传感器在液体中具有良好的超声响应,静压灵敏度可达到1.25 V/Pa,距离衰减、方向响应与静态压力等性能与空气中保持相同规律,且通气孔避免敏感膜片内外出现气压不平衡的情况。因此,该传感器在液体中局部放电检测领域展现出较好的应用潜力。

• 单位
  全球能源互联网研究院; 国网上海市电力公司电力科学研究院; 西北工业大学