CN1948976A - 一种电场传感器 - Google Patents

Abstract

一种电场传感器，利用气体放电灯从电场中获得能量而发光，光线由光纤或光缆引出，供直接观察或导入光探测器，从而获得无法看到或难以到达的部位的电场强度、电场方向的信息供记录、显示、处理、传输和控制等需要。本发明只需要一粒小灯泡(气体放电灯)，一根光纤，就可以获取电场的信息，不干扰被测的电场，耐高温，耐腐蚀。适当选择小灯泡(气体放电灯)就可以有方向性或者没有方向性，可以检测很强的电场。

Description

一种电场传感器

技术领域

本发明属于电场传感器。

背景技术

现有的电场传感器种类甚多，本人所见的在原理上和本发明不一样。其中比较接近的在《光机电一体化设计使用手册》上册(赵丁选主编北京：化学工业出版社，2003.5)第474页记载有两种：一种是将颜色随电磁场变化的液晶涂敷在光纤头上；另一种是直接将微波天线接收到的电磁波变化转换成光的变化，然后发送出去。这两种传感器耐受的温度不高。

发明内容：

在利用强电场的设备中，象微波设备、高频设备等，人们要避免强电场的危害，又要了解机器设备的运转情况，例如微波加工食品，由于微波对不同食品穿透深度不同，掌握不好就出现中心位置夹生，影响风味或健康，影响保存期限，而盲目加强电场或者延长时间又浪费能量。如此之类根本无法看到的地方，可否用一种电场传感器插到需要了解的地方，好象食物中心或者物料的中间，或者其他需要检测的关键位置，把该位置的电场强度以某种形式的信息传送出来，这可能是一件有益的事情。本发明提出一种简单的，可以避免方向性，避免干扰被测的电场，耐高温，耐腐蚀的电场传感器，可以解决这个问题。

本发明的“一种电场传感器”是利用气体放电等离子体和光纤技术结合起来。气体放电和光纤技术都是当前广泛流行的技术，两者结合是一种成本低廉、选择面广、容易实施的事。通常把在电场作用下气体被击穿而导电的物理现象称为气体放电，气体放电有直流放电、低频放电、高频放电、微波放电等。气体放电产生的电离气体叫气体放电等离子体。利用气体放电等离子体制作的照明或指示的器件如氖泡、荧光灯、霓虹灯、微波无极放电灯、微波气体放电灯、等离子体显示等，它们能够在适当的电场中发光，(为了叙述方便，在本发明中把“利用气体放电等离子体制作的照明或指示”的器件称为“气体放电灯”，)而发光的强弱和颜色(发射光谱)与其构造、充气种类、参数和辅助物质选择及电场的强度和方向等等因素有关。本发明就是利用各种气体放电灯发光的强弱和颜色(发射光谱)与电场的强度和方向有关这一特点，把适当的气体放电灯置于电场的待测点，用气体放电灯作为敏感元件，气体放电灯从电场中获得能量而发出的光线由光纤或光缆引出，供直接观察或导入光探测器，供监视、控制、记录、处理、传输等用。

本发明只需要一粒小灯泡(气体放电灯)，一根光纤，就可以获取电场的信息，造价低廉，不干扰被测的电场，耐高温，耐腐蚀。适当选择小灯泡(气体放电灯)就可以有方向性或者没有方向性，可以检测很强的电场，可以有多种测量范围、多种颜色、多种机理供选择。

附图说明

附图1中(1)是气体放电灯，(2)是光纤或光缆，(3)是光探测器；附图2中(4)是气体放电灯，(2)是光纤或光缆，(3)是光探测器。

具体实施方式

附图中气体放电灯(1)或(4)按照使用的场合和要求从现有的技术中选用，气体放电灯(1)是圆柱形、(4)是球形，除此之外气体放电灯可以选择其他符合使用目的又便于生产的形状、结构，可以选择明显的方向性或者没有方向性(即构造是否对称)；(2)是光纤或光缆，由透光需要和环境温度许可选择.(1)和(2)或者(4)和(2)之间可以用聚光元件让更多的光线进入光纤；(3)是光探测器。附图1的气体放电灯(1)是气体放电灯中的一种，或者按照使用目的略为变化，例如一小根长圆柱形(气体放电灯的种类甚多，其选取因环境和使用目的而异，作为本发明容易施行的例子，可以用直径8毫米、长40毫米)的玻璃管里面充装霓虹灯用的氖气，或者依照荧光灯生产工艺制作但可以不要金属件，当气体放电灯(1)周围的电场达到一定的强度时，气体放电灯(1)开始发光。制作气体放电灯(1)时适当选择气体和参数等，可以让气体放电灯(1)当其周围的电场强度达到某指定值时开始发光，气体放电灯发出的光线由光纤或光缆引出，供直接观察或导入光探测器作为电场强度是否达到某指定值的信息。注意到附图1的气体放电灯(1)不是球形，因而对电场的感受也有方向性。要避免这种方向性就必须如附图2中(4)那样把气体放电灯作成球形，而且里面的构造都各向同性。附图1的气体放电灯(1)对电场比较敏感，但是有方向性，附图2中的气体放电灯(4)没有方向性。所以，可以用没有方向性气体放电灯(4)作为敏感元件，气体放电灯(4)发出的光线由光纤或光缆导入光探测器获得气体放电灯所在位置的电场强度的信息。也可以用有方向性的气体放电灯(1)作为敏感元件，气体放电灯发出的光线由光纤或光缆导入光探测器获得气体放电灯所在位置相应方向的电场强度的信息。由于气体放电灯(1)有方向性，可以转动气体放电灯的方向找出测得的电场强度为极值的方向，再根据所采用的气体放电灯的构造可以判断出电场的方向。由于实际可以采用的气体放电灯的构造式样太多，判断电场的方向费时费力，但是正常生产时有成批的同样产品，只要从中拿出一个在已知方向的电场中测试，就可以找到判断电场方向的简易办法。或者说，利用有方向性的气体放电灯作为敏感元件，气体放电灯发出的光线由光纤或光缆导入光探测器获得气体放电灯所在位置相应方向的电场强度的信息，转动气体放电灯的方向可以找出电场的方向。

Claims (5)

1，一种电场传感器，其特征在于用气体放电灯作为敏感元件，气体放电灯从电场中获得能量而发出的光线由光纤或光缆引出，供直接观察或导入光探测器。

2，根据权利要求1的一种电场传感器，其特征在于利用气体放电灯当其周围的电场强度达到某指定值时开始发光，气体放电灯发出的光线由光纤或光缆引出，供直接观察或导入光探测器作为电场强度是否达到某指定值的信息。

3，根据权利要求1的一种电场传感器，其特征在于利用没有方向性气体放电灯作为敏感元件，气体放电灯发出的光线由光纤或光缆导入光探测器获得气体放电灯所在位置的电场强度的信息。

4，根据权利要求1的一种电场传感器，其特征在于利用有方向性的气体放电灯作为敏感元件，气体放电灯发出的光线由光纤或光缆导入光探测器获得气体放电灯所在位置相应方向的电场强度的信息。

5，根据权利要求4的一种电场传感器，其特征在于利用有方向性的气体放电灯作为敏感元件，气体放电灯发出的光线由光纤或光缆导入光探测器获得气体放电灯所在位置相应方向的电场强度的信息，转动气体放电灯的方向可以找出电场的方向。