A wireless power supply system for MEMS electric field sensor, energy supply method and MEMS electric field sensor. Wireless power supply system comprises a signal source, power amplifier, transmitting antenna, receiving antenna and circuit; high frequency AC signal generated by the signal source through the power amplifier and then converted to high frequency electromagnetic wave transmitting antenna, receiving antenna of high frequency electromagnetic wave and converted to electrical energy, the back-end circuit after a series of rectification, filtering, the voltage current converter to meet the back-end required load electric energy; the receiving antenna, back-end circuit and electric induction chip, a signal processing circuit composed of MEMS electric field sensor. The electric field sensor adopts the wireless power supply scheme, which solves the problem of energy supply in a long term and ensures potential isolation. At the same time, the size of the integrated sensor is small, resulting in the electric field distortion degree is small, and the measurement accuracy is high.
【技术实现步骤摘要】
一种MEMS电场传感器及其无线供能系统与方法
本专利技术属于电力
,涉及到电场传感器,特别涉及一种无线供能的MEMS电场传感器。
技术介绍
高压输电线路地面电磁场强度是确定线路最小对地高度及规划线路走廊宽度的重要依据。高压输电线路下的电磁环境受到越来越多的关注,特别是高压线下的电场强度,已成为环境保护和电磁兼容
中不可忽视的问题。合成电场是高压输电线路运行状态、输电线路附近电磁环境的直接反应,对于输电线路的在线监测与故障诊断、雷电预警、电力系统设备的绝缘设计等领域有巨大的应用价值。准确测量获取输电线路附近空间的电场值,是了解输电线路工程限制、监测输电线路工作状态的基本工具,也是评估输电系统电磁环境的重要方法。输电线附近电场测量方法常用的主要有旋转静电计、旋转场磨仪、柱状电场探针、光电传感器、微机电系统电场传感器等。这些传感器大多体积较大,引起电场较大畸变,电位不独立,测量的对象是地面合成场强,针对空间全场域内的测量需求存在局限性。旋转场磨仪主要由可动的遮蔽叶片和位于遮蔽叶片下方的感应叶片构成,遮蔽叶片周期性旋转,感应叶片产生幅值与待测电场强度成正比的正弦信号。由于离子注入电流和感应电流存在相位差,通过后端滤波技术可以测得地面含离子流的合成电场。柱状电场探针是依据旋转场磨仪的原理发展而来,利用一定高度的探针使得畸变后的电场等于原空间电场,实现了空间电场的测量,但是只能用于特定高度的电场测量。光电集成传感器利用了泡耳克斯效应,即利用晶体在电场作用下的折射求得外加电场。但是光电集成传感器需要配合光纤使用,不能做到电位完全独立,难以实现空间电场的测量。 ...
【技术保护点】
一种MEMS电场传感器的无线供能系统,包括信号源、功率放大器、发射天线和MEMS电场传感器;其中:所述信号源,用于提供能量信号;所述功率放大器,用于将来自信号源的能量信号功率放大;所述发射天线,用于将能量以无线信号的方式发送传播;其特征在于:所述MEMS电场传感器包括接收天线,电源后端处理电路和负载;所述接收天线用于接收所述无线信号并转换为相应电能;所述电源后端处理电路对所述相应电能进行一系列的整流、滤波,用以将所述相应电能的电压、电流转换为满足所述负载所需的电压、电流的电能形式后,稳压输出,供应所述负载的能量。
【技术特征摘要】
1.一种MEMS电场传感器的无线供能系统,包括信号源、功率放大器、发射天线和MEMS电场传感器;其中:所述信号源,用于提供能量信号;所述功率放大器,用于将来自信号源的能量信号功率放大;所述发射天线,用于将能量以无线信号的方式发送传播;其特征在于:所述MEMS电场传感器包括接收天线,电源后端处理电路和负载;所述接收天线用于接收所述无线信号并转换为相应电能;所述电源后端处理电路对所述相应电能进行一系列的整流、滤波,用以将所述相应电能的电压、电流转换为满足所述负载所需的电压、电流的电能形式后,稳压输出,供应所述负载的能量。2.如权利要求1所述的无线供能系统,其中所述MEMS电场传感器进一步包括外壳,所述外壳的上表面和下表面为金属板,用于积累离子流中的电荷;所述金属板内侧为绝缘材料;四周为所述接收天线,利用所述绝缘材料将所述金属板和所述接收天线电气隔离;所述外壳内部设置所述电源后端处理电路,所述电源后端处理电路与所述接收天线电性耦接,用于将所述接收天线接收到的信号能量转化为外壳内部设置的负载所需要的电压、电流形式。3.如权利要求2所述的无线供能系统,其中所述负载包括MEMS电场测量芯片和信号处理电路,所述MEMS电场测量芯片与所述电源后端处理电路电性耦接,用于实现电场强度的测量;所述信号处理电路与所述MEMS电场测量芯片、所述电源后端处理电路电性耦接,用于将所述MEMS电场测量芯片的测量结果进行放大、滤波然后进行输出。4.如权利要求1所述的无线供能系统,其中所述接收天线为开槽的矩形微带贴片天线,包括底部的金属板,表面的金属贴片,和位于中间的介质材料;所述金属贴片长度设置为1.5λ,其中λ为天线谐振功率对应的波长,使所述矩形微带贴片天线工作在高TM模式;在所述金属贴片上设置缝隙,形成开槽。5.如权利要求6所述的无线供能系统,其中所述接收天线工作在较高的频率段,所述介质材料为高介电常数的介质材料。6.一种MEMS电场传感器的无线供能系统的无线供能方法,所述无线供能系统包括信号源、功率放大器、发射天线和MEMS电场传感器;其特征在于:所述MEMS电场传感器包括接收天线,电源后端处理电路和负载;方法步骤包括:1)、所述信号源发生能量信号,所述能量信号经过功率放大器放大;2)、放大后的信号经过所述发射天线转换为高频电磁波发出,所述高频电磁波在自由空间中传播;3)、所述MEMS电场传感器的接收天线接收所述高频电磁波,并转为了相应电能;4)、所述电源后端处理电路将接收的所述相应电能经过一系列的整流、滤波,用以将所述相应电能的电压、电流转换为满足所述负载所需的电压、电流的电能形式后,稳压输出,供应所述负载的能量需要。7.如权利要求6所述的无线供能方法,其中所述MEMS电场传感器进一步包括外壳,所述外壳的上表面和下表面为金属板,用于积累离子流中的电荷;所述金...
【专利技术属性】
技术研发人员:范亚洲,余占清,黄嫔斌,牟亚,甄志明,王晓蕊,温带银,
申请(专利权)人:广东电网有限责任公司江门供电局,清华大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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