基于電磁場理論的分段電極電場傳感器的特性研究.pdf

1、在本文中主要利用基于電磁理論的分析方法研究光波導分段電極電場傳感器系統(tǒng)中的分段電極結(jié)構(gòu)對其傳感特性的影響。通過比較不同的電極分析方法，得出了在分析分段電極結(jié)構(gòu)對傳感特性的影響時，采用數(shù)值計算方法最為合適。在本文中詳細研究了用時域有限差分法和矩量法分析分段電極的電磁特性時需要考慮的問題及解決方法。利用有限積分方法得出了分段電極的不同結(jié)構(gòu)對該傳感器系統(tǒng)的傳感特性的影響。其中分段電極結(jié)構(gòu)的z方向的間隔在大于其中光波導寬度的范圍內(nèi)取值越小越好，

2、y方向的問隔取值在10μm～70μm的范圍內(nèi)越大越好，邊電極寬度與中間電極寬度的取值為：當邊電極寬度一定時，中間電極寬度越接近邊電極的寬度越好；當中間電極寬度一定時，邊電極的寬度越大越好。分段電極總長度及分段電極的分段數(shù)兩者需要由待測電場的頻率響應(yīng)帶寬和靈敏度要求來綜合考慮取值。
　　 對己制作完成的光波導分段電極電場傳感器的進行實際測試，利用其測試結(jié)果與仿真結(jié)果對比分析，修正了之前分段電極結(jié)構(gòu)的數(shù)值仿真中的誤差以及驗證了仿真模

3、型的可靠性，并以此得出了仿真結(jié)果與實際測量結(jié)果之間的關(guān)系，通過該關(guān)系可以更加精確的指導設(shè)計滿足不同頻率響應(yīng)帶寬與靈敏度要求的光波導分段電極式電場傳感器中的分段電極結(jié)構(gòu)。并且新設(shè)計了兩種比較有代表性的分段電極電場傳感器中的電極結(jié)構(gòu)。一種是可以工作在高頻段5GHz～12GHz范圍的電場檢測中，當電場頻率為9.5GHz時的電場傳感器的靈敏度預計可達25mV/m；另一種是工作在低頻0～3GHz范圍的電場檢測中，當電場頻率為1.6GHz時的電磁傳