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ZnS:Cu电致发光电压传感器及其温度漂移补偿

李长胜 陈佳 王伟岐 郑岩

李长胜, 陈佳, 王伟岐, 郑岩. ZnS:Cu电致发光电压传感器及其温度漂移补偿[J]. 中国光学(中英文), 2017, 10(4): 514-521. doi: 10.3788/CO.20171004.0514
引用本文: 李长胜, 陈佳, 王伟岐, 郑岩. ZnS:Cu电致发光电压传感器及其温度漂移补偿[J]. 中国光学(中英文), 2017, 10(4): 514-521. doi: 10.3788/CO.20171004.0514
LI Chang-sheng, CHEN Jia, WANG Wei-qi, ZHENG Yan. ZnS:Cu electroluminescent voltage sensor and its temperature drift compensation[J]. Chinese Optics, 2017, 10(4): 514-521. doi: 10.3788/CO.20171004.0514
Citation: LI Chang-sheng, CHEN Jia, WANG Wei-qi, ZHENG Yan. ZnS:Cu electroluminescent voltage sensor and its temperature drift compensation[J]. Chinese Optics, 2017, 10(4): 514-521. doi: 10.3788/CO.20171004.0514

ZnS:Cu电致发光电压传感器及其温度漂移补偿

doi: 10.3788/CO.20171004.0514
详细信息
    作者简介:

    李长胜(1967-), 男, 河北青龙人, 博士, 副教授, 2003年于日本群马大学获得博士学位, 主要从事物理光学、光学传感与器件、光通信等方面的研究

    通讯作者:

    李长胜, E-mail:cli@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: TN383;TM835.1

ZnS:Cu electroluminescent voltage sensor and its temperature drift compensation

More Information
  • 摘要: 利用ZnS:Cu电致发光粉末与环氧树脂胶混合,设计制作了一种梯形电极结构的电压传感单元,实现了电致发光电压传感器输出信号的温度漂移补偿。电致发光电压传感信号通过2根塑料光纤传输到2个硅光电探测器,并选择其开路电压作为传感器的输出信号。在同一外加电压条件下,梯形电极区域内的电场分布是不均匀的,因而不同场点的发光亮度不同。通过测量梯形电极区域内2个不同发光点的发光强度随外加电压的变化,并对两路输出电压传感信号进行数据拟合与计算,可获知被测电压的有效值,并可实现对输出信号温度漂移的补偿。在-40~60℃范围内,采用上述温度漂移补偿方法测量了有效值在0.7~1.5 kV范围内的工频电压,传感器输出信号的非线性误差低于1.6%,验证了该温度漂移补偿方法的有效性。

     

  • 图 1  基于ZnS\:Cu粉末的电致发光电压传感单元结构示意图

    Figure 1.  Structure diagram of electroluminescent voltage sensing unit based on ZnS\:Cu powder

    图 2  电致发光电压传感特性的实验装置

    Figure 2.  Experimental setup of electroluminescent voltage sensing performances

    图 3  在不同外加电压下,梯形电压传感单元样品2的电致发光照片

    Figure 3.  Photographs of electroluminescence from the second ladder-shaped voltage sensing unit under different applied voltages

    图 4  Ui=1 200 V时,对应于梯形电压传感单元样品2的开路电压Uoc随不同发光场点位置x变化的曲线

    Figure 4.  Curves of open-circuit voltage Uoc versus different electroluminescent positions on the second ladder-shaped voltage sensing unit when Ui=1 200 V

    图 5  工频电压传感信号波形

    Figure 5.  Waveforms of electroluminescent voltage sensing signals of 50 Hz AC voltage

    图 6  开路电压Uoc1Uoc2随外加电压有效值Ui变化的曲线

    Figure 6.  Curves of open circuit voltage Uoc1 and Uoc2 versus applied voltage Ui

    图 7  梯形电压传感单元的输入阻抗随外加电压变化的曲线

    Figure 7.  Curves of input impedance Zi of ladder-shaped voltage sensing unit versus applied voltage

    图 8  开路电压与被测电压及温度的关系

    Figure 8.  Open circuit voltage versus applied voltage and temperature

    图 9  Ui=1 200 V时开路电压随温度变化的曲线

    Figure 9.  Curves of open circuit voltage versus temperature under the condition of Ui=1 200 V

    图 10  Ui=1 200 V时,输出电压在补偿前(Uoc1Uoc2)和补偿后(Uom)随温度变化的曲线

    Figure 10.  Curves of output voltages versus temperature without compensation (Uoc1 and Uoc2) and with compensation (Uom) under the condition of Ui=1 200 V

    图 11  温度漂移补偿后传感器输出电压Uom随外加电压Ui的实验数据及线性拟合直线

    Figure 11.  Experimental data of output voltage Uom with temperature compensation and applied voltages Ui, and their linear fitting line

    图 12  Ui=1 200 V时,输入阻抗与温度的关系

    Figure 12.  Relationship of input impedance and temperature under the condition of Ui=1 200 V

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-12-26
  • 修回日期:  2017-01-08
  • 刊出日期:  2017-08-01

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