[實用新型]瞬態電場傳感器

有效

• 申請號: 201521105966.8
• 申請日: 2015-12-26
• 公開（公告）號: CN205263204U
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: 楊超;孟萃
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產權代理有限公司 44311
• 代理人: 賈艷春

技術領域

本實用新型涉及一種傳感器，特別涉及到一種瞬態電場傳感器。

背景技術

隨著科技的進步，越來越多的電子設備能產生瞬態電磁場，這些設備就會對其它的設備產生電磁干擾，成為干擾源。因此，如何檢測這些干擾源及其強度從而采取保護和屏蔽措施就顯得越來越迫切了。而利用瞬態電場傳感器探測瞬態電場就可以實現這一目標。

根據不同的物理定律或物理現象，比如天線感應、等效電荷、電光效應和偏振光干涉等，可以制作出不同特點的電場傳感器。它們適用于探測的電場強度有所不同、也有不同的靈敏度、頻響特性和適用領域。這其中，用等效電荷法制作的瞬態電場微分傳感器可以測量高頻、高強度的電場，是較理想的強瞬態電場傳感器。

這種傳感器是利用導體天線在電場中產生感應電荷，進而產生感生電動勢即感應電壓，感應電壓與天線所在位置的電場強度變化率呈線性相關，再通過對其進行積分處理就可以得到該點的磁場強度。這種傳感器是利用等效電荷方法確定傳感器漸進錐形天線的形狀，等效電荷方法的基本原理是先假定空間中存在靜態線性電荷分布Γ_eq，稱為等效電荷分布，使得總電荷為零，這個電荷分布產生的電勢分布可以得到，選擇兩個等勢面完全包含電荷Γ_eq，使得等勢面為理想導體，選擇合適的等勢面使得內部電荷分布不受外場干擾，選取的等勢面就可以確定天線形狀。傳統的麥克斯韋方程確定天線的方法計算量復雜，無法從表達式中確定天線的電感電容等特性。

實用新型內容

為了實現電場傳感器的高寬帶，高靈敏度性能，并簡化計算過程，本實用新型提供了一種基于等效電荷法的漸進圓錐形天線的高功率瞬態電場傳感器。

一種瞬態電場傳感器，包括一電場天線部、一電磁屏蔽管和一電磁屏蔽輸出盒相互連接,以及兩個同軸電纜，所述電場天線部包括對稱設置的兩個天線探頭、兩個支撐件、以及兩個鏡面圓板，所述兩個鏡面圓板重合對稱重疊設置，所述兩個支撐件分別間隔相對設置于所述兩個鏡面圓板的中心，所述兩個天線探頭分別間隔對稱設置于所述兩個支撐件上，所述天線探頭為漸進圓錐，所述鏡面圓板、所述支撐件、所述天線探頭的中心線重合，所述兩個同軸電纜的一端分別與所述兩個漸進圓錐的錐尖電連接，所述兩個同軸電纜的另一端穿過所述支撐件，由所述鏡面圓板的圓周外側引出，進入所述電磁屏蔽管及所述電磁屏蔽輸出盒，由所述電磁屏蔽輸出盒引出所述天線探頭的漸進圓錐形用極坐標系函數關系描述表示，其中h代表天線高度，θ為極角，k為常數。

相比傳統的有源電場積分傳感器，本實用新型的瞬態電場傳感器，其采用漸進圓錐形的天線探頭，這種無源的天線探頭能很好的過濾電離輻射造成的電信號干擾，只獲取電磁輻射產生的電場值，并巧妙地利用了同軸電纜的屏蔽作用克服電場的干擾，把感應出的電壓信號經過同軸電纜從探頭傳輸出來，有效的減少了測量信號在傳輸過程中產生的耦合干擾。同時，相比有源電場積分傳感器，這種傳感器由于內部是無源器件，實際測量過程中不會受到射線類的電離輻射產生的干擾。輸出信號在與示波器等檢測設備連接時，直接用SMA連接頭即可，有效降低信號的衰減和防止信號發生畸變。而且，與一般的無源器件一樣，這種傳感器本身不存在測量的電場強度的上限。如果受到后面其它的有源連接設備飽和條件的限制，可以通過對天線傳出的輸出信號添加適當倍數的衰減器來消除該飽和現象，只要對最后得到的結果進行相應倍數的還原即可得到衰減前的信號大小。

附圖說明

圖1為本實用新型瞬態電場傳感器的結構示意圖。

圖2為本實用新型瞬態電場傳感器的分解結構圖。

圖3為本實用新型瞬態電場傳感器的電場天線部的結構示意圖。

圖4為本實用新型瞬態電場傳感器的電場天線部的鏡面圓板的結構示意圖。

圖5為本實用新型瞬態電場傳感器的電場天線部的支撐件的結構示意圖。

圖6為本實用新型瞬態電場傳感器的電場天線部的天線探頭的結構示意圖。

圖7為本實用新型瞬態電場傳感器的電磁屏蔽輸出盒的結構示意圖。

圖8為本實用新型瞬態電場傳感器的電磁屏蔽輸出盒的分解結構示意圖。

圖9為本實用新型瞬態電場傳感器的電磁屏蔽輸出盒與電磁屏蔽管之間的固定板的示意圖。

圖10為本實用新型瞬態電場傳感器的等效電路圖。

圖11為本實用新型瞬態電場傳感器輸出波形及積分波形對比圖。

圖12為本實用新型瞬態電場傳感器積分波形及激勵源波形對比圖。