2013年環(huán)保工程師物理污染控制講義15

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　　二、工頻電場(chǎng)測(cè)量

　　1、測(cè)試設(shè)備

　　工頻電場(chǎng)測(cè)量的主要設(shè)備是場(chǎng)強(qiáng)儀。場(chǎng)強(qiáng)儀的類(lèi)型主要有獨(dú)立式、參照式、和光電式三種。由感器(探頭)和檢測(cè)器(包括信號(hào)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(cè)電場(chǎng)中各電極表面的電荷分布有明顯的改變。

　　場(chǎng)強(qiáng)儀所測(cè)量的是場(chǎng)強(qiáng)脈動(dòng)矢量或旋轉(zhuǎn)矢量在探頭主軸上的投影。場(chǎng)強(qiáng)儀的讀數(shù)由校驗(yàn)標(biāo)定，當(dāng)電場(chǎng)為正弦量時(shí)，讀數(shù)表示的是場(chǎng)強(qiáng)的有效值。

　　(1)獨(dú)立式場(chǎng)強(qiáng)儀

　　獨(dú)立式場(chǎng)強(qiáng)儀的探頭常由兩個(gè)互相對(duì)稱的電極組成，這兩個(gè)電極互相絕緣，又互相靠得很近，可以視為一對(duì)偶極子。

　　在均勻電場(chǎng)中偶極子所感生的電荷或者電流與場(chǎng)強(qiáng)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(yàn)確定; ―感應(yīng)電荷的有效值; ―電場(chǎng)強(qiáng)度; ―感應(yīng)電流; ―角頻率。

　　只要測(cè)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(chǎng)強(qiáng)。

　　(2)參照式場(chǎng)強(qiáng)儀

　　參照式場(chǎng)強(qiáng)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(zhǎng)的6%，探頭的厚度不超過(guò)其邊長(zhǎng)的3.5%。探頭與檢測(cè)器常常是分離的，兩者之間用同軸屏蔽電纜連接。

　　參照式場(chǎng)強(qiáng)儀常以“地”為參考電位。其工作原理與獨(dú)立式場(chǎng)強(qiáng)儀相仿?？捎脕?lái)測(cè)量地平面處的場(chǎng)強(qiáng)。在非均勻電場(chǎng)中測(cè)量的是探頭表面的場(chǎng)強(qiáng)。

　　(3)光電式場(chǎng)強(qiáng)儀

　　光電式場(chǎng)強(qiáng)儀一般應(yīng)用介質(zhì)晶體探頭在電場(chǎng)中的普克爾(Pockels)效應(yīng)來(lái)確定電場(chǎng)強(qiáng)度。其探頭尺寸通常很小(2cm左右)，探頭和檢測(cè)器之間無(wú)電氣連接，僅用光纖相連，故探頭的引入對(duì)被測(cè)電場(chǎng)的影響極小。

　　當(dāng)介質(zhì)晶體按一定方向放入電場(chǎng)時(shí)，由于電場(chǎng)的作用，晶體對(duì)偏振光的折射率發(fā)生變化，這種變化的大小與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，即透射光 和入射光 之比為： 式中： ; ―光的波長(zhǎng); ―晶體的折射率; ―晶體內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)的數(shù)值，從而也間接測(cè)量了外部電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)。

　　獨(dú)立式場(chǎng)強(qiáng)儀和光電式場(chǎng)強(qiáng)儀不需要參考電位，可用來(lái)測(cè)量離地不同高度處的空間場(chǎng)強(qiáng)。

　　2、電場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量

　　(1)三相輸電線路下電場(chǎng)的測(cè)量

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