适配光电子学空间电荷测量方法的弹光传感器设计与测试验证

作者：高浩予; 任瀚文^*; 李庆民; 史昀祯; 程思闳

来源：电工技术学报, 2023, 38(03): 587-598.

DOI：10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.221189

• 空间电荷
• 光弹性效应
• 椭圆偏振测量
• 弹光传感器

为支撑复杂应力环境下新能源电力系统装备绝缘可靠设计与状态评估，该文提出一种具备高时空分辨潜力的光电子学空间电荷测量方法，并构建了光-电-机械电荷测量信号传变转换模型。模型分析指出，电荷受太赫兹脉冲电场扰动所产生的弹性波大小与平衡探测器所检测光强差近似成正比。针对测量传感器部分，结合分子动力学模拟，提出以SU-8胶为基体、羟基化石墨烯为掺杂分子的传感器材料改性设计思路，并基于光刻工艺，完成了高可靠弹光传感器的研制。进一步，搭建椭偏传感探测系统对所研发传感器开展了测试验证。实验表明，平衡探测器输出电压与传统电声脉冲压电传感模块输出量级一致，均为mV量级。同时，所研发弹光传感器可实现kHz级重复弹性波与飞秒脉宽脉冲弹性波的追踪测量，相较于压电传感模块，测量波形光滑且无畸变，具备较高的测量可靠性，可应用于光学测量方法。

• 单位
  华北电力大学; 新能源电力系统国家重点实验室