电场测量对于了解电磁环境及高压电器设备的优化方面是非常必要的。为了更好的研究设备运行的状态,常常需要了解设备周围的工频电场。本论文结合已有的测量电场的方法,研究了基于电致伸缩材料的传感原理,及传感系统的设计和工艺制作,进行了实验的研究。首先理论分析测量交流电场和直流电场的可行性,运用了基于电致伸缩效应的光纤传感原理对本论文的测量方法给予证明,推导出了球形探头感应电压和电场强度之间的关系。并且从电场换能材料的选择和信号检测等方面给予了详细的阐述,论证了方法的可行性。接着对球形电场传感器的组成进行了研究和设计,包括电场探头、解调电路以及换能器的设计。运用仿真软件和计算的方法得到电场测量系统的系统响应数据,用来和测量系统的实验结果进行对比。用设计好的电场测量系统在不同电场情况下进行实验,得到系统输出和电场强度的关系。并与仿真和计算得到的结果对比。实验表明：工频交流电场下,换能材料的伸缩形变量和所加载电压呈现良好的线性关系,滞后效应不明显。球形探头感应的电场信号与电场强度也是线性关系,满足了实验的前提。在以上实验结果满足要求的条件下,进行的整个系统的输出特性实验,系统响应输出和电场为线性关系,实现了实验的预期要求,实验结果显示本实验重复性好,可靠性高,达到了电场测量的目的。球形探头在直流电场下的测量结果验证了开关电路的设计实现了对残余电荷影响的消除,高阻抗箱的选择很好的减缓了电荷的泄漏,实现了直流电场的测量。