基于振动电容传感器的3维数字电场测量仪-兰州大学.PDF

第49 卷 第6 期 兰 州 大 学学报 （自然科学版） Vol. 49 No. 6 2013 年12 月 Journal of Lanzhou University (Natural Sciences) Dec. 2013 文章编号: 0455-2059(2013)06-0847-07 基于振动 电容 感器的3 维数字电场测量仪 谢思莹, 梁轶瑞 兰州大 学西部 灾害与 环境 力 学教育部 重点实验室, 兰州 730000 摘 要: 基 于动 态 电容技 术 为测 量原 理, 设计了一种采用 振 动 式 电容 感 器来 获 取 空 间 电场感 应 电荷 的数字 电场测 量仪. 本 套 电场测 量仪 的探 头体 积小, 且可 同时采集 空 间某一 点处 3 维方向 电场 的感 应 电荷, 测 量频率 可 达200 Hz, 并 通 过模拟 电路、数字电路 以及单 片机 数字平 滑滤波 运算等多种信 号 处 理 方式 来 改善检 测 结果 的响应. 该套 电场 测 量仪 因其探 头体 积小, 可 多 点采样, 采样 频率 高, 抗 干 扰 性 能 高的特 点, 能 更好 地 适 用 于 大尺 度 极端 大气 环境 下 的电场测 量. 关键词: 电场测 量; 动 态 电容技 术; 小体 积电场测 量探 头; 3 维电场测 量; 抗 干扰 中图分类号: TM937; TP274 文献标识码: A Three-dimensional digital electric field measurement instrument based on vibrating capacitive sensor XIE Si-ying, LIANG Yi-rui Key Laboratory of Mechanics on Disaster and Environment in Western China with the Ministry of Education, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China Abstract: Based on the dynamic capacitance measurement principle, an electric field measuring instrument using a miniature vibrating capacitive sensor as the probe was designed. With the miniature three-dimensional probe, this electric field measuring instrument can get induced charge from the ambient electric field at a point in a three-dimensional direction. It also has a variety of signal processing methods to improve the response of the signal by setting off analog circuits, digital circuits, and a single-chip digital smoothing filter operation. This electric field instrument can be used under extreme and large scale atmospheric environments to measure the electric field, with features such as multi-point sampling, high-frequency sampling, and high performance of anti-jamming. Key words: electric field me