MEMS传感器在接地网无损检测中的应用研究

摘要

接地网对变电站的安全运行至关重要,对接地网进行无损检测已是行业内亟待解决的问题.传统的电磁干扰法是把接地网的状态信息转化为磁场信号,利用线圈进行磁场信号的测量.然而体积庞大的线圈非常不利于检测仪器的微型化设计,而且难以实现多频磁场的定量测量.为了解决这一问题,本文创新性的将MEMS传感器应用于接地网的无损检测中,结合视磁阻抗法,对接地网不同腐蚀程度的埋地金属样品进行了视阻抗值测量,根据所测得的视阻抗值分辨出了埋地金属样品的腐蚀程度差异.本文基于视磁阻抗法原理,推导出了感应磁场下接地网腐蚀程度与视阻抗的对应关系,介绍了利用MEMS磁通门传感器进行接地网无损检测的方法;设计了埋地金属样品在竖直方向和垂直偏移距离方向传感器信号幅度的变化实验,并使用COMSOL有限元仿真软件对MEMS磁通门传感器的实测效果进行了仿真验证,结果表明MEMS磁通门传感器在接地网无损检测中具有较高的准确性和可靠性;此外,基于视磁阻抗法原理,在异频正弦电流的激励作用下,开展了接地网金属样品腐蚀程度检测的实验,获得了接地网金属样品的腐蚀状态信息.实验结果表明,MEMS磁通门传感器能够分辨出不同埋地金属样品的腐蚀程度差异,为后续的理论研究和样机开发打下了较好的基础.