任东宇，彭春荣，夏善红

(1．中国科学院电子学研究所传感技术国家重点实验室，北京　100190；2．中国科学院大学，北京　100190)

0　引言

电场传感器在智能电网等领域具有十分重要的应用，通过监测电网中高压输电线、绝缘子等电力设施周围的电场分布，可检测绝缘子污秽情况、电网运行状态等[1-3]。目前报道的用于非接触式电网电压测量的传统电场传感器，由于传感器使用传统机械技术加工，探头尺寸大，易引起电场畸变，测量误差大。随着微机电系统(MEMS)技术发展，国内外相继报道了多种基于MEMS技术的微型电场传感器[4-8]。与传统机械加工技术制作的电场传感器相比，基于MEMS技术的电场传感器具有探头尺寸小、集成度高、成本低、功耗低等突出优点。但是目前国内外对MEMS微电场传感器的研究一般只用于检测静电场，且由于微型电场传感器敏感结构尺寸小，空间耦合干扰大，信噪比很低，极易受到噪声、外部环境干扰的影响，使用微型电场传感器检测交变电场信号难度大。

为解决以上存在的问题，文中针对微型电场传感器的信号输出特点，提出了一种可用于检测工频电场的算法，并使用电场敏感的MEMS微结构及LabVIEW可视化编程语言研制了系统样机，成功实现了高性能工频电场检测。

1　传感器敏感结构工作原理

文中研究对象是基于SOI的MEMS谐振式微型电场传感器敏感结构[8]，该传感器的工作原理图如图1所示。

图1　SOI微型电场传感器敏感结构图

传感器屏蔽电极接地，在激励电压Vd±Vasin(ωt)驱动下，激励电极带动屏蔽电极以频率ω水平振动[9]，周期性遮挡置于屏蔽电极左右两侧的感应电极。……