[發明專利]一種寬帶電磁傳感器動態范圍自動標定裝置及標定方法

有效

• 申請號: 202111348285.4
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN114002636B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發明（設計）人: 邱冬;劉剛;張圓明;韓少華;戴成弟;石聰聰;陳晨
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司宿遷供電分公司
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00
• 代理公司: 南京品智知識產權代理事務所(普通合伙) 32310
• 代理人: 張明昌

1.一種寬帶電磁傳感器動態范圍自動標定裝置，其特征是包括脈沖發生器，橫電磁波室，峰值檢測電路；所述脈沖發生器的信號輸出端與橫電磁波室的首端連接，橫電磁波室內用于放置被試的寬帶電磁傳感器，峰值檢測電路的信號輸入端與被試的寬帶電磁傳感器的信號輸出端連接。

2.根據權利要求1所述的一種寬帶電磁傳感器動態范圍自動標定裝置，其特征是還包括直流電源和采樣、分析和控制單元；直流電源的電輸出端與脈沖發生器的電輸入端連接；采樣、分析和控制單元的信號輸入端與峰值檢測電路的信號輸出端連接；所述橫電磁波室設置有匹配負載；匹配負載設置在橫電磁波室的末端。

3.根據權利要求1所述的一種寬帶電磁傳感器動態范圍自動標定裝置，其特征是所述脈沖發生器用于產生可調脈沖電壓波。

4.根據權利要求1所述的一種寬帶電磁傳感器動態范圍自動標定裝置，其特征是所述脈沖發生器包括儲能電容、開關器件、負載電阻，由外部的直流電源對儲能電容供電，開關器件為氣體火花間隙開關或半導體開關器件；工作時，脈沖發生器產生脈沖上升時間固定、峰值可調的可調脈沖電壓波；所述脈沖電壓波的幅值通過直流電源對儲能電容上的充電電壓進行控制。

5.根據權利要求4所述的一種寬帶電磁傳感器動態范圍自動標定裝置，其特征是所述開關器件選擇三電極火花間隙開關或相應的功率MOSFET可控半導體開關，在開關器件的觸發極輸入控制信號觸發開關器件閉合，將儲能電容上存儲的電荷向負載電阻釋放，產生可調脈沖電壓波。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的一種寬帶電磁傳感器動態范圍自動標定裝置，其特征是所述可調脈沖電壓波的波形通過公式(1)進行描述：

其中，u_R(t)是負載電阻R上的輸出電壓，U₀是儲能電容上的充電電壓，C₁和L分別是脈沖發生器的儲能電容和回路電感；當直流電源的電壓U₀確定時，可調脈沖電壓波的峰值時刻如公式(2)所示：

故可調脈沖電壓波的峰值電壓即為U_peak＝u_R(t_peak)。

7.根據權利要求1-5中任一項所述的一種寬帶電磁傳感器動態范圍自動標定裝置，其特征是所述橫電磁波室內的電場E(t)和磁場H(t)均勻分布，具體如公式(3)和公式(4)：

其中，h是橫電磁波室的高度，Z是橫電磁波室的特征阻抗；

所述橫電磁波室內的峰值電場E_peak和峰值磁場H_peak分別為：

8.根據權利要求7所述的一種寬帶電磁傳感器動態范圍自動標定裝置，其特征是所述峰值檢測電路包括寬帶前置放大器，隔離二極管，信號保持電容，緩沖器；寬帶前置放大器的輸出端與隔離二極管的輸入端連接，隔離二極管的輸出端分別與信號保持電容和緩沖器的輸入端連接，隔離二極管的輸出端通過信號保持電容接地；工作時，從峰值檢測電路數字采樣得到的時間序列看作一個階躍信號，以高電平或者上升邊緣作為觸發判據，記錄觸發時刻的第一個采樣點作為峰值的估計值，數字采樣獲得的電壓記為U_meas；U_meas與可調脈沖電壓波的峰值U_peak進行比對，即可得到被試的寬帶電磁傳感器的傳遞系數k，具體如公式(7)所示：

工作時，控制脈沖發生器的充電電壓U₀就能夠改變所述寬帶電磁傳感器動態范圍自動標定裝置輸出的場強，進而獲得傳遞系數k隨場強的變化曲線；對傳遞系數k隨場強的變化曲線作最小二乘線性擬合，通過公式(8)得到線性部分的比例系數b：

其中，U_i和k_i分別是n次測量結果中的第i次可調脈沖電壓波的峰值電壓與傳遞系數，和分別是n次的平均值。