[發明專利]一種差分式空間電磁脈沖微分傳感器及使用方法

在審

• 申請號: 201910336732.0
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN109932571A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 郭曉東;朱宇潔;易濤
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院計量測試中心
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 北京市盈科律師事務所 11344
• 代理人: 李兆嶺

本發明公開一種差分式空間電磁脈沖微分傳感器，包括感應裝置、同軸電纜、卡槽和同軸接頭，感應裝置由天線罩、梭型感應器、傳感器圓形底板組成，同軸電纜由同軸電纜內導體和同軸電纜外導體組成，同軸電纜一端與傳感裝置連接另一端安裝同軸接頭，兩條同軸電纜平行敷設兩端采用卡槽進行卡扣固定，同軸接頭用于與外部儀器連接。本發明僅有一個感應器的情況下，實現了差分信號的輸出，具備偶極子傳感器的差分功能，消除由于偶極子兩極子位置不同引入的測量誤差，夠對空間電磁脈沖信號進行精確測量，同時具備體積小、結構簡單、性能可靠、使用安全、適用范圍廣等優點。

技術領域

本發明屬于微波測試技術領域，涉及傳感器，尤其是一種差分式空間電磁脈沖微分傳感器及使用方法，用于實現空間電磁脈沖信號的準確測量。

背景技術

電磁脈沖是由核爆炸和非核電磁脈沖彈(高功率微波彈)爆炸產生。核爆炸產生的電磁脈沖稱為核電磁脈沖，任何在地面上爆炸的核武器都會產生電磁脈沖，能量大約占核爆炸總能量的百萬分之一，產生場強約為幾百千伏每米，頻率從幾百赫茲到幾百兆赫茲。非核電磁脈沖彈則利用炸藥爆炸或化學燃料燃燒產生的能量，通過微波器件轉換成高功率微波輻射能，能發射峰值功率在幾吉瓦、產生場強約為幾十甚至上百千伏每米，頻率為吉赫茲量級的脈沖微波束。

激光打靶是模擬核爆的一個過程，多個電子束同時對靶作用，會產生極強的電磁脈沖信號，對周圍的電子設備造成很大的干擾甚至損壞。電磁脈沖會對電子設備造成損傷，但現在也被更多地應用。高功率微波武器會產生極強的電磁脈沖信號，對敵方的電子設備造成暫時或永久性故障。GJB 151B-2013中RS105項中，在TEM小室、GTEM小室以及平行板傳輸線等裝置中會產生幾十千伏每米的強電磁脈沖信號，用于檢測設備的瞬態電磁場輻射敏感度。所以，對電磁脈沖信號的準確測量越來越重要。

目前，對空間電磁脈沖信號的測量主要有兩種形式，一種是利用傳統天線進行測量，文獻《高功率微波輻射場功率密度測量系統》(激光與粒子束，2004，16(01):0-0)中，利用角錐喇叭天線、波導耦合器、波同轉換器、微波長電纜、衰減器、檢波器、示波器組成的測量系統對高功率微波產生的電磁脈沖信號進行測量。另一種是利用電磁脈沖傳感器進行測量，文獻《納秒電磁脈沖測量用D-dot探頭設計及實驗》(強激光與粒子束，2015，27(11))中，設計了一種單極子角錐探頭，頻帶寬度約為800MHz，可以對上升時間為2.3ns的電磁脈沖信號進行測量。文獻《小型短電磁脈沖傳感器》(強激光與粒子束，2014，24(12))中，設計了一種小型的偶極子電磁脈沖傳感器，設計頻帶寬度為5GHz。瑞士montena公司生產的空間電磁脈沖傳感器，采用了偶極子形式，設計頻帶寬度分別為1GHz、3.5GHz、10GHz。

目前，已公開的空間電磁脈沖信號測量裝置均存在一定缺陷。(1)利用角錐喇叭天線測量時，天線的口徑大，在測量梯度較大的電磁脈沖信號時，天線口徑內場強分布差異大，導致測量誤差大；測試系統組件較多，其中某個器件損壞時，不易排查。(2)利用單極子傳感器測量時，單極子傳感器優點為體積小，但不能減小共模干擾信號的影響。(3)利用偶極子傳感器測量時，偶極子傳感器的差分功能雖然可以將減小共模干擾信號的影響，但由于偶極子兩極子的位置不同，在電磁脈沖信號梯度較大時，兩極子位置對應的場強差異較大，導致偶極子兩路輸出信號并非為同一場強差分信號，給測量帶來誤差。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種差分式空間電磁脈沖微分傳感器及使用方法，具備偶極子傳感器的差分功能，消除由于偶極子兩極子位置不同引入的測量誤差，夠對空間電磁脈沖信號進行精確測量，同時具備體積小、結構簡單、性能可靠、使用安全、適用范圍廣等優點。

本發明的技術方案如下：

一種差分式空間電磁脈沖微分傳感器，包括感應裝置、同軸電纜、卡槽和同軸接頭，感應裝置由天線罩、梭型感應器、傳感器圓形底板組成，同軸電纜由同軸電纜內導體和同軸電纜外導體組成，同軸電纜一端與傳感裝置連接另一端安裝同軸接頭，兩條同軸電纜平行敷設兩端采用卡槽進行卡扣固定，同軸接頭用于與外部儀器連接。