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工頻電場測試設(shè)備

工頻電場測量的主要設(shè)備是場強儀。場強儀的類型主要有獨立式、參照式、和光電式三種。由感器(探頭)和檢測器(包括信號處理回路及表頭)兩部分組成。

探頭的幾何尺寸應(yīng)比較小，不能因其引入而使被測電場中各電極表面的電荷分布有明顯的改變。

場強儀所測量的是場強脈動矢量或旋轉(zhuǎn)矢量在探頭主軸上的投影。場強儀的讀數(shù)由校驗標(biāo)定，當(dāng)電場為正弦量時，讀數(shù)表示的是場強的有效值。

(1)獨立式場強儀

獨立式場強儀的探頭常由兩個互相對稱的電極組成，這兩個電極互相絕緣，又互相靠得很近，可以視為一對偶極子。

在均勻電場中偶極子所感生的電荷或者電流與場強有如下關(guān)系：

式中： —比例系數(shù)，與偶極子的幾何形狀、尺寸有關(guān)，通常由校驗確定; —感應(yīng)電荷的有效值; —電場強度; —感應(yīng)電流; —角頻率。

只要測出偶極子探頭上的感生電荷或者感生電流，就可以得到相應(yīng)的場強。

(2)參照式場強儀

參照式場強儀探頭由置于薄絕緣板上的平板電極和接地保護(hù)電極組成。保護(hù)電極的寬度至少應(yīng)為平板電極邊長的6%，探頭的厚度不超過其邊長的3.5%。探頭與檢測器常常是分離的，兩者之間用同軸屏蔽電纜連接。

參照式場強儀常以“地”為參考電位。其工作原理與獨立式場強儀相仿?？捎脕頊y量地平面處的場強。在非均勻電場中測量的是探頭表面的場強。

(3)光電式場強儀

光電式場強儀一般應(yīng)用介質(zhì)晶體探頭在電場中的普克爾(Pockels)效應(yīng)來確定電場強度。其探頭尺寸通常很小(2cm左右)，探頭和檢測器之間無電氣連接，僅用光纖相連，故探頭的引入對被測電場的影響極小。

當(dāng)介質(zhì)晶體按一定方向放入電場時，由于電場的作用，晶體對偏振光的折射率發(fā)生變化，這種變化的大小與電場強度成正比，即透射光 和入射光 之比為： 式中： ; —光的波長; —晶體的折射率; —晶體內(nèi)的電場強度; —晶體的厚度; —光電系數(shù)。

光調(diào)制的大小反映了晶體內(nèi)部場強的數(shù)值，從而也間接測量了外部電場的場強。

獨立式場強儀和光電式場強儀不需要參考電位，可用來測量離地不同高度處的空間場強

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