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工频电场测试设备

工频电场测量的主要设备是场强仪。场强仪的类型主要有独立式、参照式、和光电式三种。由感器(探头)和检测器(包括信号处理回路及表头)两部分组成。

探头的几何尺寸应比较小，不能因其引入而使被测电场中各电极表面的电荷分布有明显的改变。

场强仪所测量的是场强脉动矢量或旋转矢量在探头主轴上的投影。场强仪的读数由校验标定，当电场为正弦量时，读数表示的是场强的有效值。

(1)独立式场强仪

独立式场强仪的探头常由两个互相对称的电极组成，这两个电极互相绝缘，又互相靠得很近，可以视为一对偶极子。

在均匀电场中偶极子所感生的电荷或者电流与场强有如下关系

式中： —比例系数，与偶极子的几何形状、尺寸有关，通常由校验确定; —感应电荷的有效值; —电场强度; —感应电流; —角频率。

只要测出偶极子探头上的感生电荷或者感生电流，就可以得到相应的场强。

(2)参照式场强仪

参照式场强仪探头由置于薄绝缘板上的平板电极和接地保护电极组成。保护电极的宽度至少应为平板电极边长的6%，探头的厚度不超过其边长的3.5%。探头与检测器常常是分离的，两者之间用同轴屏蔽电缆连接。

参照式场强仪常以“地”为参考电位。其工作原理与独立式场强仪相仿。可用来测量地平面处的场强。在非均匀电场中测量的是探头表面的场强。

(3)光电式场强仪

光电式场强仪一般应用介质晶体探头在电场中的普克尔(Pockels)效应来确定电场强度。其探头尺寸通常很小(2cm左右)，探头和检测器之间无电气连接，仅用光纤相连，故探头的引入对被测电场的影响极小。

当介质晶体按一定方向放入电场时，由于电场的作用，晶体对偏振光的折射率发生变化，这种变化的大小与电场强度成正比，即透射光 和入射光 之比为： 式中： ; —光的波长; —晶体的折射率; —晶体内的电场强度; —晶体的厚度; —光电系数。

光调制的大小反映了晶体内部场强的数值，从而也间接测量了外部电场的场强。

独立式场强仪和光电式场强仪不需要参考电位，可用来测量离地不同高度处的空间场强。

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（责任编辑：中大编辑）

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