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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電極組成。保護電極的寬度至少應(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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