[發(fā)明專利]一種寬帶電磁傳感器動(dòng)態(tài)范圍自動(dòng)標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111348285.4
• 申請(qǐng)日: 2021-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN114002636B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱冬;劉剛;張圓明;韓少華;戴成弟;石聰聰;陳晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司宿遷供電分公司
• 主分類號(hào): G01R35/00
• 分類號(hào): G01R35/00
• 代理公司: 南京品智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32310
• 代理人: 張明昌

本發(fā)明提出的是一種寬帶電磁傳感器動(dòng)態(tài)范圍自動(dòng)標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法，寬帶電磁傳感器動(dòng)態(tài)范圍自動(dòng)標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)包括脈沖發(fā)生器，橫電磁波室，峰值檢測(cè)電路；所述脈沖發(fā)生器的信號(hào)輸出端與橫電磁波室的首端連接，橫電磁波室內(nèi)用于放置被試的寬帶電磁傳感器，峰值檢測(cè)電路的信號(hào)輸入端與被試的寬帶電磁傳感器的信號(hào)輸出端連接。一種利用寬帶電磁傳感器動(dòng)態(tài)范圍自動(dòng)標(biāo)定裝置進(jìn)行動(dòng)態(tài)范圍自動(dòng)標(biāo)定的方法，該方法通過傳遞系數(shù)k隨場(chǎng)強(qiáng)的變化曲線測(cè)得傳遞系數(shù)動(dòng)態(tài)范圍；通過閉環(huán)控制獲得被試的寬帶電磁傳感器的工作特性曲線。本發(fā)明解決了現(xiàn)有裝置成本高、測(cè)試步驟復(fù)雜，測(cè)試效率低、測(cè)量時(shí)間長的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種寬帶電磁傳感器動(dòng)態(tài)范圍自動(dòng)標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法，屬于電磁傳感技術(shù)與寬頻帶電磁測(cè)量領(lǐng)域。

背景技術(shù)

瞬態(tài)電磁騷擾來源于靜電放電、雷擊以及電力系統(tǒng)中的各類暫態(tài)開關(guān)操作，可以以電磁波的形式在空間中傳播，并常通過天線、孔縫和介質(zhì)窗口等途徑耦合進(jìn)入電子系統(tǒng)內(nèi)部，嚴(yán)重威脅其正常工作與設(shè)備自身安全；為了準(zhǔn)確測(cè)量空間中的瞬態(tài)電磁環(huán)境，需要發(fā)展工作頻帶寬、量程大的電磁傳感技術(shù)；對(duì)于從低頻段或直流段起的寬帶傳感器，基于電磁和磁場(chǎng)天線以及相應(yīng)的信號(hào)處理單元上限截止頻率已經(jīng)高達(dá)百M(fèi)Hz量級(jí)或以上，而基于電磁致光或者其他物理量的間接測(cè)量手段也不斷涌現(xiàn)，截止頻率從幾十MHz到數(shù)GHz不等；如何準(zhǔn)確標(biāo)定各類寬帶電磁傳感器的頻率寬度、靈敏度、分辨率，特別是工作動(dòng)態(tài)范圍，是準(zhǔn)確測(cè)量空間電磁騷擾、保障重要基礎(chǔ)設(shè)施安全可靠運(yùn)行的重要手段。

目前，對(duì)于寬帶電磁傳感器，主要采用的是頻域掃描法，如TEM室標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)法的校準(zhǔn)頻段為10kHz～200MHz，GTEM室標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)法的校準(zhǔn)頻段為200MHz～1GHz，微波暗室標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)法的校準(zhǔn)頻段為1GHz～40GHz；但由于動(dòng)態(tài)范圍涉及到傳感器的非線性特性，無法利用傅里葉變換從頻域進(jìn)行處理，通常利用時(shí)域脈沖信號(hào)進(jìn)行時(shí)域標(biāo)定；這種方法的思路是用標(biāo)準(zhǔn)的瞬態(tài)電磁脈沖波形，如矩形波脈沖或指數(shù)波脈沖激勵(lì)傳感器，測(cè)量傳感器的響應(yīng)，再通過輸入輸出間的關(guān)系計(jì)算傳感器的傳遞系數(shù)；通過改變脈沖激勵(lì)的幅值，繪制傳遞系數(shù)的變化曲線，截取線性段作為寬帶電磁傳感器的工作動(dòng)態(tài)范圍；這種方法需要人工多次測(cè)量傳感器的輸入輸出，繪制散點(diǎn)圖，并憑經(jīng)驗(yàn)選取步進(jìn)值，選取線性工作段，測(cè)試步驟復(fù)雜，測(cè)試效率低；此外，由于需要進(jìn)行脈沖信號(hào)的準(zhǔn)確測(cè)量，需要配置有高采樣率和寬模擬帶寬的信號(hào)采集設(shè)備，如高速數(shù)字示波器等，平臺(tái)建設(shè)的成本很高，且需要培訓(xùn)專業(yè)的人員進(jìn)行操作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出的是一種寬帶電磁傳感器動(dòng)態(tài)范圍自動(dòng)標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法，其目的旨在解決現(xiàn)有標(biāo)定方法和裝置在選取線性工作段時(shí)無法實(shí)現(xiàn)寬帶電磁傳感器動(dòng)態(tài)范圍自動(dòng)標(biāo)定的問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：一種寬帶電磁傳感器動(dòng)態(tài)范圍自動(dòng)標(biāo)定裝置，其結(jié)構(gòu)包括脈沖發(fā)生器，橫電磁波室，峰值檢測(cè)電路；所述脈沖發(fā)生器的信號(hào)輸出端與橫電磁波室的首端連接，橫電磁波室內(nèi)用于放置被試的寬帶電磁傳感器，峰值檢測(cè)電路的信號(hào)輸入端與被試的寬帶電磁傳感器的信號(hào)輸出端連接。

進(jìn)一步地，一種寬帶電磁傳感器動(dòng)態(tài)范圍自動(dòng)標(biāo)定裝置，其結(jié)構(gòu)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(fā)生器的電輸入端連接；采樣、分析和控制單元的信號(hào)輸入端與峰值檢測(cè)電路的信號(hào)輸出端連接；所述橫電磁波室設(shè)置有匹配負(fù)載；匹配負(fù)載設(shè)置在橫電磁波室的末端。

進(jìn)一步地，所述脈沖發(fā)生器用于產(chǎn)生可調(diào)脈沖電壓波。

進(jìn)一步地，所述脈沖發(fā)生器包括儲(chǔ)能電容、開關(guān)器件、負(fù)載電阻，由外部的直流電源對(duì)儲(chǔ)能電容供電，開關(guān)器件為氣體火花間隙開關(guān)或半導(dǎo)體開關(guān)器件；工作時(shí)，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖上升時(shí)間固定、峰值可調(diào)的可調(diào)脈沖電壓波；所述可調(diào)脈沖電壓波的幅值通過直流電源對(duì)儲(chǔ)能電容上的充電電壓進(jìn)行控制。

進(jìn)一步地，所述開關(guān)器件選擇三電極火花間隙開關(guān)或相應(yīng)的功率MOSFET可控半導(dǎo)體開關(guān)，在開關(guān)器件的觸發(fā)極輸入控制信號(hào)觸發(fā)開關(guān)器件閉合，將儲(chǔ)能電容上存儲(chǔ)的電荷向負(fù)載電阻釋放，產(chǎn)生可調(diào)脈沖電壓波。