高灵敏硅凹槽膜片型光纤F-P局部放电超声传感器

高灵敏硅凹槽膜片型光纤F-P局部放电超声传感器
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829.44 μm,厚度为2.09 μm,F-P腔长为163.600 μm。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。

标题：
高灵敏硅凹槽膜片型光纤F-P局部放电超声传感器
High sensitivity fiber optic F-P partial discharge ultrasonic sensor based on a grooved silicon diaphragm

作者：
张丽娜，黄怿，汪良杰，李群，郝宝欣，王廷云
ZHANG Lina, HUANG Yi, WANG Liangjie, LI Qun, HAO Baoxin, WANG Tingyun

关键词：
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
fiber optic sensors;Fabry-Perot (F-P);grooved diaphragm;micro-electro-mechanical system (MEMS);partial discharge;ultrasonic testing

2025-1-23 20:00 上传 高灵敏硅凹槽膜片型光纤F-P局部放电超声传感器.pdf

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