随着电力工业的发展,输电线路的电压等级的提高,电力行业工作人员的人身安全得到高度的重视。有效的预警是保障电力从业人员人身安全的前提。目前国内外比较成熟的方案多基于光学方法和电学方法,其中专门设计的基于MEMS技术的微型传感器较为前沿但量产良率太低,基于Pockels/Kerr效应和电致发光效应的电场测量装置体积较为巨大功能单一且容易受外部的环境影响,成本高昂。低成本、灵敏、小巧的近电感应装置将给电力行业工作人员一个安全保障。通过自研的传感器探头,采用低成本且易于获得的微控制器作为主控,在成本上有很大的优势。论文先介绍电场测量装置的发展以及其在各领域的应用情况,国内外的发展研究现状,探讨其研究目的以及意义。然后从电场测量装置的结构和工作原理出发,建立其等效模型以及数学推导。结合有限元分析来搭建Ansoft Maxwell平台下的电场强度仿真模型,构建出传感器所处环境以及传感器自身的参数,再模拟出传感器处在不同电压等级输电线路下的电场分布,得到其仿真数据,对仿真的数据进行归纳,得出数学规律,便于后期的实物的数据对比以及传感器的数据处理。论文最后将完成基于国产MCU GD32的近电感应装置的结构、硬件和软件设计。该系统同时支持支持北斗定位和Lora超远距离通信以及超低功耗待机,可以在环境恶劣、远距离输电塔之间通信和定位。根据电场感应的原理来设计传感器,通过Ansys仿真和实验来确定最佳的传感器参数,依据功能需要完成芯片的选型,使用Candence Allegro设计单板硬件,Candence Or CAD绘制原理图,使用Candence Sigrity对硬件系统的信号完整性SI、电源完整性PI以及热传递进行仿真分析。使用Pro E设计电场传感器的结构和外观,实现硬件的堆叠。使用Visual Studio编辑并配合GDB工具调试,搭建交叉编译环境完成整机的软件功能设计和实现,最终来完成整个样机的制作,同时整理好相关的生产文件降低工艺的难度,提高生产效率。完成整机的研发通过验收。