一种基于 MEMS 芯片的新型地面大气电场传感器

该文基于 MEMS 电场敏感芯片，研制出了一种新型的地面大气电场传感器，解决了现有场磨式电场仪易磨损、功耗大、故障率高等问题。敏感芯片采用 SOIMUMPS 加工工艺制备，其芯片面积仅为5.5 mm×5.5 mm。该文提出了传感器敏感芯片的弱信号检测方法，设计出了满足环境适应性的传感器整体结构方案，并建立了传感器的灵敏度分析模型。对电场传感器进行测试，测量范围为-50 kV/m~50 kV/m，总不确定度为0.67%，分辨力达到10 V/m，功耗仅为0.62 W。外场试验结果表明，MEMS 地面大气电场传感器在晴天和雷暴天的电场探测结果，与 Campbell 公司场磨式电场仪探测结果都有较好的一致性，说明该传感器能满足预测雷暴要求，实现雷电监测和预警功能。