高灵敏硅凹槽膜片型光纤F-P局部放电超声传感器

作者：张丽娜; 黄怿; 汪良杰; 李群; 郝宝欣; 王廷云

来源：电力工程技术, 2023, 42(05): 2-9.

• 光纤传感器
• 法布里-珀罗(F-P)
• 凹槽膜片
• 微机电系统(MEMS)
• 局部放电
• 超声检测

文中设计并制备了一种硅凹槽膜片型光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot, F-P)超声传感器，用于电力设备局部放电检测。采用有限元软件优化设计传感膜片的凹槽参数，与传统圆形膜片相比，硅凹槽膜片的静态灵敏度提升4.09倍且谐振频率基本不变。通过耦合效率修正传统双光束干涉模型，研究F-P腔长对传感器干涉光谱对比度的影响，以提升传感器的声压灵敏度。利用微机电系统(micro-electro-mechanical system, MEMS)制备硅凹槽膜片，其凹槽直径为829.44μm,厚度为2.09μm, F-P腔长为163.600μm。在谐振频率61.5 kHz处，传感器声压灵敏度可达357.78 mV/Pa,并结合气体绝缘开关(gas insulated switchgear, GIS)局部放电缺陷模型对传感器性能进行验证。实验结果表明，文中所制备的光纤F-P超声传感器具有声压灵敏度高、实时性好、超声信号检测能力强等优点。

• 单位
  上海大学