本发明专利技术公开了一种用于高压静电电压直接测量的MEMS微镜传感器，包括MEMS微镜及PCB板，其中，MEMS微镜包括基座、微镜及封盖，其中，PCB板、基座、微镜及封盖自下到上依次分布，且PCB板上设置有金属引线，基座上设置有导电柱，微镜上设置有金属悬臂，光纤的一端与光发射/接收器相连接，光纤的另一端穿过封盖与光纤探头相连接，光纤探头正对所述金属悬臂，金属引线的一端与待测高压带电体相连接，金属引线的另一端与导电柱电连接，导电柱位于金属悬臂的正下方，该传感器能够实现对高压带电体的高压静电电压进行直接测量，并且具有结构简单、成本低及体积小的特点。
【技术实现步骤摘要】
一种用于高压静电电压直接测量的MEMS微镜传感器
本专利技术涉及一种MEMS微镜传感器，具体涉及一种用于高压静电电压直接测量的MEMS微镜传感器。
技术介绍
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带电体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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于高压静电电压直接测量的MEMS微镜传感器，该传感器能够实现对高压带电体的高压静电电压进行直接测量，并且具有结构简单、成本低及体积小的特点。为达到上述目的，本专利技术所述的用于高压静电电压直接测量的MEMS微镜传感器包括MEMS微镜及PCB板，其中，MEMS微镜包括基座、微镜及封盖，其中，PCB板、基座、微镜及封盖自下到上依次分布，且PCB板上设置有金属引线，基座上设置有导电柱，微镜上设置有金属悬臂，光纤的一端与光发射/接收器相连接，光纤的另一端穿过封盖与光纤探头相连接，光纤探头正对所述金属悬臂，金属引线的一端与待测高压带电体相连接，金属引线的另一端与导电柱电连接，导电柱位于金属悬臂的正下方。PCB板包括板基，其中，金属引线位于板基的上表面上，板基上表面的一侧设置有电压接头，PCB板上表面的另一侧设置有光纤转接头，其中，光纤转接头与光纤相连接，金属引线与电压接头电连接，电压接头与待测高压带电体相连接。基座上开设有TSV孔，其中，所述TSV孔内填充有固态导电物以形成导电柱。导电柱的上端为半球形结构、圆柱形结构、棱台形结构或者多面体结构。微镜为环形结构的固定框架，其中，金属悬臂的一端固定于固定框架的内壁上，金属悬臂的另一端悬空。封盖上设置有用于供光纤探头穿过的安装孔，且光纤探头与固定孔之间通过粘接剂固定。光纤为单模光纤、多模光纤或光纤束。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的用于高压静电电压直接测量的MEMS微镜传感器在具体操作时，只需将待测高压带电体通过金属引线与导电柱电连接，使得导电柱与待测高压带电体同电压，通过导电柱对金属悬臂产生静电吸引力，使得金属悬臂向下挠曲，同时通过光纤探头测量金属悬臂的挠曲量，并根据金属悬臂的挠曲量得到待测高压带电体的高压静电电压，测量的结果直接为被侧的高压静电电压，不需要经过中间环节，测量结果准确可靠，实现对高压带电体的高压静电电压进行直接测量，结构简单、体积小、成本低，可实现低成本的批量制造。另外，通过光纤与外部设备相连接，完全隔断高压带电体与外部设备，从而保证人员及设备安全，后端设备不会受到被侧静电干扰。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术中PCB板1的结构示意图；图3为本专利技术中MEMS微镜2的结构示意图；图4为本专利技术中微镜22的结构示意图。其中，1为PCB板、2为MEMS微镜、3为光纤、4为光发射/接收器、11为板基、12为金属引线、13为电压接头、14为光纤转接头、21为基座、22为微镜、24为封盖、211为导电柱、231为光纤探头、221为固定框架、222为金属悬臂。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参考图1至图4，本专利技术所述的用于高压静电电压直接测量的MEMS微镜传感器包括MEMS微镜2及PCB板1，其中，MEMS微镜2包括基座21、微镜22及封盖24，其中，PCB板1、基座21、微镜22及封盖24自下到上依次分布，且PCB板1上设置有金属引线12，基座21上设置有导电柱211，微镜22上设置有金属悬臂222，光纤3的一端与光发射/接收器4相连接，光纤3的另一端穿过封盖24与光纤探头231相连接，光纤探头231正对所述金属悬臂222，金属引线12的一端与待测高压带电体相连接，金属引线12的另一端与导电柱211电连接，导电柱211位于金属悬臂222的正下方。PCB板1包括板基11，其中，金属引线12位于板基11的上表面上，板基11上表面的一侧设置有电压接头13，PCB板1上表面的另一侧设置有光纤转接头14，其中，光纤转接头14与光纤3相连接，金属引线12与电压接头13电连接，电压接头13与待测高压带电体相连接。基座21上开设有TSV孔，其中，所述TSV孔内填充有固态导电物以形成导电柱211；微镜22为环形结构的固定框架221，其中，金属悬臂222的一端固定于固定框架221的内壁上，金属悬臂222的另一端悬空；封盖24上设置有用于供光纤探头231穿过的安装孔，且光纤探头231与固定孔之间通过粘接剂固定。光纤3为单模光纤、多模光纤或光纤束；板基11采用高绝缘的材料制成，确保测量中板基11不带电不漏电；基座21、微镜22及封盖24采用低温直接键合工艺连接；微镜22由单晶硅、多晶硅、碳化硅等材料制成；导电柱211的上端为半球形结构、圆柱形结构、棱台形结构或者多面体结构。本专利技术的具体操作过程为：将待测高压带电体与电压接头13相接触，从而使导电柱211与待测高压带电体具有相同的电压，从而通过导电柱211对金属悬臂222产生静电吸引力，使得金属悬臂222向下挠曲，即可通过光纤探头231测量金属悬臂222的挠曲量，并根据金属悬臂222的挠曲量得到待测高压带电体的高压静电电压，在整个测试过程中，待测高压带电体与后端的设备完全隔断，从而保证人员及设备的安全，测量的准确性较高，并且体积较小，成本低，便于工业现场分布式实时监测。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于高压静电电压直接测量的MEMS微镜传感器，其特征在于，包括MEMS微镜(2)及PCB板(1)，其中，MEMS微镜(2)包括基座(21)、微镜(22)及封盖(24)，其中，PCB板(1)、基座(21)、微镜(22)及封盖(24)自下到上依次分布，且PCB板(1)上设置有金属引线(12)，基座(21)上设置有导电柱(211)，微镜(22)上设置有金属悬臂(222)，光纤(3)的一端与光发射/接收器(4)相连接，光纤(3)的另一端穿过封盖(24)与光纤探头(231)相连接，光纤探头(231)正对所述金属悬臂(222)，金属引线(12)的一端与待测高压带电体相连接，金属引线(12)的另一端与导电柱(211)电连接，导电柱(211)位于金属悬臂(222)的正下方。
【技术特征摘要】
1.一种用于高压静电电压直接测量的MEMS微镜传感器，其特征在于，包括MEMS微镜(2)及PCB板(1)，其中，MEMS微镜(2)包括基座(21)、微镜(22)及封盖(24)，其中，PCB板(1)、基座(21)、微镜(22)及封盖(24)自下到上依次分布，且PCB板(1)上设置有金属引线(12)，基座(21)上设置有导电柱(211)，微镜(22)上设置有金属悬臂(222)，光纤(3)的一端与光发射/接收器(4)相连接，光纤(3)的另一端穿过封盖(24)与光纤探头(231)相连接，光纤探头(231)正对所述金属悬臂(222)，金属引线(12)的一端与待测高压带电体相连接，金属引线(12)的另一端与导电柱(211)电连接，导电柱(211)位于金属悬臂(222)的正下方。2.根据权利要求1所述的用于高压静电电压直接测量的MEMS微镜传感器，其特征在于，PCB板(1)包括板基(11)，其中，金属引线(12)位于板基(11)的上表面上，板基(11)上表面的一侧设置有电压接头(13)，PCB板(1)上表面的另一侧设置有光纤转接头(14)，其中，光纤转接头(14...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟小社，白民宇，姚晓飞，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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