【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学传感、电气设备监测，具体涉及一种用于电气设备内光监测的三维阵列结构及其制备方法。
技术介绍
1、光生伏打型半导体光敏器件是一种利用光能产生光伏效应的器件。当光照射在半导体光敏器件的pn结上时，光子能量超过禁带能量，在pn结及其附近激发产生电子空穴对。这些电子和空穴被结电场分离，分别向n区和p区移动，从而产生光生伏打电压。利用这种效应，可以测量光照强度、光的通量、光的分布等参数。光生伏打型半导体光敏器件的应用范围非常广泛，包括精密测量、光通信、计算技术、摄像、夜视、遥感、制导、机器人、质量检查、安全报警以及其他测量和控制装置中。
2、目前，在电力设备内部光学信号监测领域，一些光电器件已经被采用，例如属于光生伏打型半导体光敏器件的spad(single photon avalanche diode，单光子雪崩二极管)，它具有单光子级别的高灵敏度、短波红外波段的人眼安全、大气窗口波段低损耗、低功耗、小尺寸、易于集成等优秀特点。然而随着电力设备内部光学信号监测需求的日益增长，单个半导体光敏器件已经无法满足电力设备内部光学信号的监测需求。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术实施例提供一种用于电气设备内光监测的三维阵列结构及其制备方法，以解决当前单个半导体光敏器件已经无法满足电力设备内部光学信号的监测需求的技术问题。
2、本专利技术实施例提供的技术方案如下：
3、本专利技术实施例第一方面提供一种用于电气设备内光监测的三维阵列结构，三维阵
4、在一种可选的实施方式中，二维阵列还包括由复合材料构成的二维主结构，二维主结构包括多个安装孔位，光敏元件设置在安装孔位中，预设层数的二维阵列采用复合材料构成的连柱连接。
5、在一种可选的实施方式中，二维主结构上设置微电路，微电路用于多个光敏元件的供电和信号传输。
6、在一种可选的实施方式中，安装孔位中包括可复用熔接点，可复用熔接点和微电路连接，光敏元件通过可复用熔接点固定在安装孔位中。
7、在一种可选的实施方式中，预设层数的二维阵列交错设置。
8、在一种可选的实施方式中，相邻两层二维阵列之间的距离为光敏元件厚度的预设倍数。
9、本专利技术实施例第二方面提供一种用于电气设备内光监测的三维阵列结构的制备方法，方法包括：采用纵横排列的方式布置预设个数的光敏元件形成二维阵列；采用预设层数的二维阵列形成三维阵列；将三维阵列置于电气设备内部，监测电气设备内部的光信号。
10、在一种可选的实施方式中，采用纵横排列的方式布置预设个数的光敏元件形成二维阵列，包括：采用复合材料形成二维主结构，二维主结构包括多个安装孔位；在安装孔位中固定光敏元件，形成二维阵列；采用预设层数的二维阵列形成三维阵列，包括：采用复合材料构成的连柱连接预设层数的二维阵列形成三维阵列。
11、在一种可选的实施方式中，采用复合材料形成二维主结构，二维主结构包括多个安装孔位，包括：获取浇注模具和复合材料；将复合材料注入浇注模具中，将浇注模具置于加热设备中在第一预设温度下加热预设时间；在达到预设时间后，将加热设备中的浇注模具取出，在第二预设温度下进行熟化；对浇注模具进行脱模；对脱模后的材料进行辊压处理和切割，得到包括多个安装孔位的二维主结构。
12、在一种可选的实施方式中，采用复合材料形成二维主结构之后，方法还包括：基于预设图案对二维主结构进行刻蚀，在二维主结构上形成微电路，微电路用于多个光敏元件的供电和信号传输。
13、本专利技术技术方案，具有如下优点：
14、本实施例提供的用于电气设备内光监测的三维阵列结构及其制备方法，基于二维阵列，在三维空间中，将多个二维阵列进行多层级的部署，形成三维阵列，将光敏元件依照最大接收面积原则进行排列和布局，以实现在三维空间内对多角度光学信号的同时接收监测。由此，通过三维阵列的光敏元件可以满足对三维空间内的多个角度传播的光学信号进行同时监测的需求，不仅可以提高监测的准确度和稳定性，同时在传感器的日常维护上有着良好的适应性。此外，通过多层的二维阵列构成三维阵列，可以更好地适应复杂的电气设备内部结构，提高了监测的可靠性和稳定性，提升了电气设备传感器的运维能力。
15、本实施例中，二维阵列还包括由复合材料构成的二维主结构，二维主结构包括多个安装孔位，光敏元件设置在安装孔位中，二维主结构上设置微电路，微电路用于多个光敏元件的供电和信号传输。由此，二维阵列中的二维主结构不仅可以为光敏元件提供力学支撑，设置的微电路还可以实现光敏元件之间的电连接，由此，通过在二维主结构上设置微电路，实现了力学结构和电路布局结构的双重复用，二维主结构不仅承担光敏元件定位结构成型的作用，同时承担作为电路基底的功能。此外，安装孔位中包括可复用熔接点，光敏元件失效或损坏后可基于可复用熔接点进行器件的更换。
16、本实施例中，将预设层数的二维阵列交错设置，实现了最大的感光面积利用。将相邻两层二维阵列之间的距离设置为光敏元件厚度的预设倍数，能够适配实际的光学感知应用。
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1.一种用于电气设备内光监测的三维阵列结构，其特征在于，三维阵列包括预设层数的二维阵列，所述二维阵列包括采用纵横排列方式设置的预设个数的光敏元件，所述三维阵列设置在电气设备内部，用于监测电气设备内部的光信号。
2.根据权利要求1所述的用于电气设备内光监测的三维阵列结构，其特征在于，所述二维阵列还包括由复合材料构成的二维主结构，所述二维主结构包括多个安装孔位，所述光敏元件设置在所述安装孔位中，预设层数的二维阵列采用复合材料构成的连柱连接。
3.根据权利要求2所述的用于电气设备内光监测的三维阵列结构，其特征在于，所述二维主结构上设置微电路，所述微电路用于多个光敏元件的供电和信号传输。
4.根据权利要求3所述的用于电气设备内光监测的三维阵列结构，其特征在于，所述安装孔位中包括可复用熔接点，可复用熔接点和微电路连接，所述光敏元件通过可复用熔接点固定在安装孔位中。
5.根据权利要求2所述的用于电气设备内光监测的三维阵列结构，其特征在于，预设层数的二维阵列交错设置。
6.根据权利要求1所述的用于电气设备内光监测的三维阵列结构，其特征
7.一种用于电气设备内光监测的三维阵列结构的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，采用复合材料形成二维主结构，二维主结构包括多个安装孔位，包括：
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，采用复合材料形成二维主结构之后，所述方法还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于电气设备内光监测的三维阵列结构，其特征在于，三维阵列包括预设层数的二维阵列，所述二维阵列包括采用纵横排列方式设置的预设个数的光敏元件，所述三维阵列设置在电气设备内部，用于监测电气设备内部的光信号。
2.根据权利要求1所述的用于电气设备内光监测的三维阵列结构，其特征在于，所述二维阵列还包括由复合材料构成的二维主结构，所述二维主结构包括多个安装孔位，所述光敏元件设置在所述安装孔位中，预设层数的二维阵列采用复合材料构成的连柱连接。
3.根据权利要求2所述的用于电气设备内光监测的三维阵列结构，其特征在于，所述二维主结构上设置微电路，所述微电路用于多个光敏元件的供电和信号传输。
4.根据权利要求3所述的用于电气设备内光监测的三维阵列结构，其特征在于，所述安装孔位中包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：张志峰，王劭菁，高凯，陈硕，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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