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電場的精確測量，對于很多應用都非常重要，例如天氣預報、工業設備的過程控制或者是高壓電纜工作人員的安全問題等。然而從技術角度來說，精確的電場測量并非易事。據麥姆斯咨詢報道，一支來自維也納技術大學（TU Wien）的研究團隊突破當前其它測量設備所采用的設計原理，開發了一款硅基MEMS電場測量傳感器。通過和克雷姆斯多瑙河大學（Danube University Krems）集成傳感器系統研究院的合作，這款傳感器的主要設計優勢是它不會干擾正在測量的電場。該研究成果發表于近期出版的Nature Electronics雜志。MEMS電場傳感器的測量原理“目前用于測量電場強度的設備具有一些顯著的缺陷，” TU Wien傳感器和執行器系統研究院的Andreas Kainz解釋稱，“這些設備均包含帶電部件。在測量時，這些導電金屬組件會顯著影響被測電場；如果設備需要接地以提供測量參考值，那么這種影響會被進一步放大。”因此這種電場測量設備往往相對不太實用，并且運輸也較困難。TU Wien開發的這款MEMS傳感器采用硅材料制造，并且基于非常簡單的原理：一個微型彈簧，以及固定在該彈簧上用于測量微米量級移動的微型網格狀硅結構。當硅結構處于一個電場中時，在硅晶上會產生一定的作用力，使彈簧發生輕微的延展或壓縮。a. 這款MEMS電場傳感器的測量原理：一個質量塊（m）懸置于一個彈性元件（剛性k）上，而彈性元件固定于一個導電的固定框架上。當置于電場（E）中時，靜電感應會在質量塊上產生一個作用力（F es）。質量塊在這個作用力下會產生一定的位移（δx），再利用光學原理對位移進行測量；b. 該器件的剖視圖，展示了LED發射的光，可以穿過網格狀硅結構和孔洞之間的間隙，投射到下方的光電二極管上，質量塊的移動改變了不透光區域和孔洞之間的間隙，從而改變了LED發射光能夠到達光電探測器的進光量；c. 這款MEMS電場傳感器...
發布時間:
2018
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01
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