长空气间隙放电暂态强电场三维时域探测关键理论与技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61765009
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    39.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0502.光子与光电子器件
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

As the construction and implementation of ultrahigh-voltage power transmission and transformation projects, further study of long air gap discharging mechanisms become more urgent. It is significant for the mechanisms researching of long air gap discharge to measure the discharging electric field accurately. For a long time, the metal capacitive sensor is the main technique for measurement of long air gap discharging electric field. However, as this kind of metal sensor has larger interference with the original electric field, bigger volume, poor anti-electromagnetic interference ability and poor measurement accuracy, the discharging electric field in or near the streamer channel has not yet been measured accurately. A new three dimensional (3D) integrated optical waveguide electric field sensor is proposed and researched in this project. Through theory analysis between the sensor electrode structure with its bandwidth, half wave electric field, a sensor which has wide bandwidth and can be used for measurement of intensive transient electric field is designed. Based on working point stabilization researching, a control system without bias voltage for the integrated optical waveguide 3D electric field sensor is realized using hardware and software technology. The resonance influence to the integrated optical waveguide electric field sensor is eliminated based on theory analysis. Using the developed 3D transient intensive integrated optical waveguide electric field sensor, the long air gap discharging 3D intensive transient electric field can be measured accurately in the time domain.
随着我国特高压输变电工程的建设与实施,深入研究长空气间隙放电的机理变得更加迫切,准确地测量长间隙放电空间暂态电场,对放电机理的深入研究具有重要意义。长期以来,对放电电场的测量主要采用金属电容式传感器,但是这种金属结构的电场传感器对被测电场干扰大、探头体积大、抗电磁干扰能力弱、测量精度不高,因此一直无法准确地对长空气间隙放电流注通道附近及其内部电场进行三维时域测量。本课题提出一种新型集成光波导三维电场传感器,通过深入研究传感器电极与其带宽、半波电场的理论关系,寻求设计一种适应暂态强电场测量的光波导电场传感器;对三维电场传感器工作点的稳定进行研究,并通过软硬件实现一种不加偏置的工作点控制技术;深入研究晶体压电效应对电场传感器的影响,并寻求从源头上消除谐振。最后有望实现采用研制的集成光波导三维暂态强电场传感器准确地对长空气间隙放电空间暂态强电场进行三维时域测量。

结项摘要

随着我国特高压输变电工程的建设与实施,深入研究长空气间隙放电的机理变得更加迫切,准确地测量长间隙放电空间暂态电场,对放电机理的深入研究具有重要意义。长期以来,对放电电场的测量主要采用金属电容式传感器,但是这种金属结构的电场传感器对被测电场干扰大、探头体积大、抗电磁干扰能力弱、测量精度不高,因此一直无法准确地对长空气间隙放电流注通道附近及其内部电场进行三维时域测量。.本课题提出了一种由一个集成光波导一维电场传感器和一个二维电场传感器构成的三维电场传感器结构,深入研究了传感器电极与其带宽、半波电场之间的理论关系;通过建模仿真,优化设计出了光波导一维和二维电场传感器波导及天线电极的结构尺寸;研究了光波导电场传感器工作点漂移的机理,并通过软硬件研发了一种基于光波长调谐的传感器工作点控制技术;深入研究了晶体压电效应对电场传感器的影响,推导给出了电磁场与声场间的耦合波方程,并从理论上提出了可通过将传感器衬底设计为梯形结构来消除谐振的方法。实验测试得出,研制的光波导电场传感器带宽从50 Hz到12 GHz;可准确测量微秒级、纳秒级电磁脉冲的时域波形;传感器时域最小可电场为600 V/m,最大可测电场大于240 kV/m。.通过采用本项目研制的集成光波导强电场传感器,实现了长空气间隙放电暂态强电场的时域测量,为高电压等领域暂态强电场的时域测量提供了一种新的技术手段。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(8)
Optical Waveguide Electric Field Sensor Based on Dual Parallel Mach-Zehnder Interferometer
基于双并行马赫曾德干涉仪的光波导电场传感器
  • DOI:
    10.1109/jsen.2021.3099975
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    IEEE SENSORS JOURNAL
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Jiahong Zhang;Yingna Li;Chao Jiang;Zhengang Zhao
  • 通讯作者:
    Zhengang Zhao
保偏光纤耦合型铌酸锂晶体工频强电场传感器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    仪器仪表学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张元英;张家洪;李英娜;雷鸿毅
  • 通讯作者:
    雷鸿毅
Instantaneous microwave frequency measurement system based on a simplest integrated microwave photonic filter
基于最简单集成微波光子滤波器的瞬时微波频率测量系统
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Optoelectronics and Advanced Materials
  • 影响因子:
    0.5
  • 作者:
    Zhang Jiahong;Lu Haiying;Li Yingna;Zhao Zhengang
  • 通讯作者:
    Zhao Zhengang
Integrated Photonic Electric Field Sensor Operating More Than 26 GHz
工作频率超过 26 GHz 的集成光子电场传感器
  • DOI:
    10.1109/lmwc.2020.3019448
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    IEEE Microwave and Wireless Components Letters
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Zhang Jiahong;Chen Fushen;Liu Bin
  • 通讯作者:
    Liu Bin
A Single Chip LiNbO3 Photonic 2D Electric Field Sensor Using Two Perpendicular Electrodes
使用两个垂直电极的单芯片 LiNbO3 光子二维电场传感器
  • DOI:
    10.1109/lpt.2020.3038280
  • 发表时间:
    2020-12-01
  • 期刊:
    IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Zhang, Jiahong;Yang, Dubing;Zhao, Zhengang
  • 通讯作者:
    Zhao, Zhengang

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其他文献

基于波长控制的LiNbO_3晶体强电场传感器
  • DOI:
    10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2019.04.011
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    光学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李佳文;张家洪;许晓平;赵振刚;李英娜;李川
  • 通讯作者:
    李川
微气象因素和导线温度对输电线路覆冰的影响研究
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1003-6970.2018.02.004
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    软件
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张江涛;李川;赵振刚;张家洪
  • 通讯作者:
    张家洪
杠杆式GMM-FBG电流传感器的仿真设计
  • DOI:
    10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2020.04.006
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    光学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郁聪;张家洪;赵振刚;李英娜;李川
  • 通讯作者:
    李川
变压器绝缘纸热阻特性的理论分析与实验研究
  • DOI:
    10.16152/j.cnki.xdxbzr.2018-05-007
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    西北大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵振刚;苑翼飞;张家洪;李川;梁仕斌;李英娜
  • 通讯作者:
    李英娜
Transmission performances of implicit optical label switching system with coherent detected spectral amplitude code labels
具有相干检测谱幅度码标签的隐式光学标签交换系统的传输性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Optoelectronics Letters
  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    张家洪;曹永盛;陈福深
  • 通讯作者:
    陈福深

其他文献

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张家洪的其他基金

基于沿面二维强电场测量的绝缘子状态智能识别研究
  • 批准号:
    62162034
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    36 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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