CN104569893B - 一种电磁辐射计校准装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁辐射计校准装置及方法。其中，装置包括：标定信号发生模块、天线、固定支架以及校准误差显示模块；标定信号发生模块又包括射频信号发生器、信号放大器、定向耦合器、功率检测模块以及控制器；方法包括：检测位置调节、产生调零标定信号、计算调零误差并调零处理、产生线性调整标定信号、计算线性调整误差并进行线性调整处理以及判断调零误差是否为0等步骤。该电磁辐射计校准装置及方法可以在简易环境中对生产出的电磁辐射计进行快速、准确的校准。

Description

一种电磁辐射计校准装置及方法

技术领域

本发明设计一种校准装置及方法，尤其是一种用于对电磁辐射计进行校准的装置及方法。

背景技术

随着电子技术的发展，人们生活的空间中的电磁场环境越来越复杂。由于电磁辐射对身体的不利影响，人们希望能够了解到自己所处的环境中的电磁辐射量是否超标。

当前已经有了很多用于检测周边环境中的电磁辐射强度的电磁辐射计。电磁辐射计的计量特性直接关系到人们对周边电磁环境的了解程度。

电磁辐射计测试校准环节在产品的研发和生产中日益显示出重要性。通过对电磁辐射计进行校准从而为电磁辐射准确提供基准与测量依据，确保电磁辐射计检测的有效性。现有的测试校准环节中一些是采用在微波暗室的环境下对电磁辐射计进行校准，而微波暗室造价昂贵，校准成本较高。另一些在非暗室环境下的校准装置操作复杂，不符合现在技术的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的校准装置对校准环境要求高，且操作复杂。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电磁辐射计校准装置，包括标定信号发生模块、天线、固定支架以及校准误差显示模块；标定信号发生模块包括射频信号发生器、信号放大器、定向耦合器、功率检测模块以及控制器；射频信号发生器的信号输出端与信号放大器的信号输入端相连，信号放大器的信号输出端与定向耦合器的信号输入端相连；定向耦合的一路信号输出端与天线相连，另一路信号输出端与功率检测模块的信号输出端相连；功率检测模块的信号输出端与控制器的信号输入端相连；固定支架用于安装天线和待检测的电磁辐射计，固定支架可调节天线和电磁辐射计的水平高度以及相对距离。

采用功率检测模块能够实时检测标定信号发生模块发生的标定信号是否发生误差，若出现误差则由控制器根据误差值调节标定信号发生模块功率大小，从而有效提高标定信号发生模块发生标定信号的精度，从而提高了校准的精度；采用固定支架能够根据需要调节天线和电磁辐射计的水平高度以及相对距离，从而满足不同电磁辐射计的检测需要，提高校准装置的普适性；采用校准误差显示模块能够实时显示校准误差，方便检测人员对电磁辐射计进行校准调节。

作为本发明的进一步限定方案，固定支架包括支架底座、支撑杆、安装平台、电磁辐射计插座、天线插座以及锁紧螺栓；支撑杆竖直安装在支架底座上；安装平台的一端设有滑套，滑套套设在支撑杆上，并可沿支撑杆上下滑动；安装平台与支架底座相平行，且在安装平台上设有滑槽；电磁辐射计插座和天线插座嵌在滑槽上，并都可沿滑槽水平滑动；锁紧螺栓旋合在滑套上，并顶住支撑杆的侧面。采用该结构的固定支架能够方便调节天线和电磁辐射计的水平高度以及相对距离。

作为本发明的进一步改进方案，支撑杆上竖直嵌有高度尺条。采用高度尺条能够方便校准人员迅速调节水平高低。

作为本发明的进一步改进方案，安装平台上嵌有距离尺条，距离尺条与滑槽相平行。采用距离尺条能够方便校准人员迅速调节相对距离。

作为本发明的进一步改进方案，支撑杆为正方形柱体结构。采用正方形柱体结构能够防止滑套在滑动过程中发生旋转，使安装平台在检测过程中更加稳定。

作为本发明的进一步限定方案，天线为平面螺旋天线，且天线的工作频率为500MHz～8GHz。采用平面螺旋天线能够进一步提高天线的集中辐射性能，提高了电磁辐射计的电磁辐射检测效果。

作为本发明的进一步改进方案，电磁辐射计与天线之间的相对距离为1m～2m，所在水平高度为0.8m～1.2m。采用1m～2m的相对距离为以及0.8m～1.2m的水平高度，能够为电磁辐射计提供较好的校准环境，提高电磁辐射计的电磁辐射检测性能。

本发明还提供了一种电磁辐射计校准方法，该方法利用电磁辐射计校准装置进行校准，电磁辐射计校准装置包括标定信号发生模块、天线、固定支架以及校准误差显示模块，包括如下步骤：

步骤1，将天线和待检测的电磁辐射计安装在固定支架上，并调节天线和待检测的电磁辐射计的水平高度以及两者的相对距离至检测位置；

步骤2，由标定信号发生模块产生调零标定信号，并由天线产生调零标定辐射场；

步骤3，由标定信号发生模块接收电磁辐射计检测的标定辐射强度信号，并与自身的调零标定信号进行对比，计算出调零误差，并通过校准误差显示模块将调零误差显示出来；

步骤4，根据调零误差对电磁辐射计进行调零处理；

步骤5，线性调节标定信号发生模块的功率，再由标定信号发生模块产生线性调整标定信号，并由天线产生线性调整标定辐射场；

步骤6，由标定信号发生模块接收电磁辐射计检测的线性调整标定辐射强度信号，并与自身的线性调整标定信号进行对比，计算出线性调整误差，并通过校准误差显示模块将线性调整误差显示出来；

步骤7，根据线性调整误差对电磁辐射计进行线性调整处理；

步骤8，重复步骤5～7，直到线性调整误差为0。

采用线性调节检测的方法，能够使电磁辐射计的检测值逐步逼近校准值，从而逐步完成电磁辐射计的校准，有效提高了电磁辐射计的校准精度。

作为本发明的进一步限定方案，电磁辐射计校准方法，调零标定信号和线性调整标定信号均为单一频点信号。采用单一频点信号作为标定信号，能够防止信号交叉干扰，有效提高了电磁辐射计的校准精度。

本发明的有益效果在于：(1)采用功率检测模块能够实时检测标定信号发生模块发生的标定信号是否发生误差，若出现误差则由控制器根据误差值调节标定信号发生模块功率大小，从而有效提高标定信号发生模块发生标定信号的精度，从而提高了校准的精度；(2)采用固定支架能够根据需要调节天线和电磁辐射计的水平高度以及相对距离，从而满足不同电磁辐射计的检测需要，提高校准装置的普适性；(3)采用校准误差显示模块能够实时显示校准误差，方便检测人员对电磁辐射计进行校准调节；(4)该校准装置结构简单，且操作方便，能够在普通环境下完成电磁辐射计的高精度的校准工作，具有较高的应用前景。

附图说明

图1为本发明的装置结构示意图；

图2为本发明的固定支架结构示意图；

图3为本发明的方法流程图。

具体实施方式

如图1和2所示，本发明的电磁辐射计校准装置，包括标定信号发生模块、天线、固定支架以及校准误差显示模块；其中，标定信号发生模块包括射频信号发生器、信号放大器、定向耦合器、功率检测模块以及控制器；射频信号发生器的信号输出端与信号放大器的信号输入端相连，信号放大器的信号输出端与定向耦合器的信号输入端相连；定向耦合的一路信号输出端与天线相连，另一路信号输出端与功率检测模块的信号输出端相连；功率检测模块的信号输出端与控制器的信号输入端相连；固定支架用于安装天线和待检测的电磁辐射计，固定支架可调节天线和电磁辐射计的水平高度以及相对距离。

射频信号发生器用于产生一定频率功率的射频信号；信号放大器用于放大射频信号发生器产生的射频信号；定向耦合器用于定向耦合放大后的射频信号，并将一路信号定向耦合至功率检测模块，另一路信号定向耦合至所述天线；功率检测模块将检测结果送入控制器进行比对；控制器根据数据处理情况对射频信号发生器的功率进行调节，若反馈值与预设值不相符，则修正射频信号发生器产生的射频信号；天线用于发射射频信号在空间产生标定频率功率辐射场，天线在结构上采用印制在FR4板材上的平面螺旋天线结构，工作频率为500MHz～8GHz；校准误差显示模块用于接收控制器发送过来校准误差，并进行显示，方便校准人员进行调节。

该装置在工作时，首先由控制器根据设定的程序，对射频信号发生器发送信号指令；射频信号发生器根据指令产生相应的射频信号送入信号放大器；放大器将放大后的信号送至定向耦合器，定向耦合器将一路信号送入功率检测模块，另一路信号发送给天线；功率检测模块反馈信息至控制器中，控制器根据设定的程序，判定送至天线端的射频信号功率是否为预先设置的功率值；若反馈值与预设值不满足相同条件时，控制器经过数据处理，对射频信号发生器发送调整后的信号指令，直到反馈值与预设值满足相同条件时；天线将调整后的射频信号发射至空间，形成空间辐射场，在空间辐射场稳定后，控制器向自动校准模块发送定标的辐射值信息，同时校准误差显示模块获得校准误差，并进行显示。

如图2所示，本发明的固定支架包括：支架底座1、支撑杆2、水平放置的安装平台3、电磁辐射计插座4、天线插座5以及锁紧螺栓8；支撑杆2竖直安装在支架底座1上；安装平台3的一端设有滑套7，滑套7套设在支撑杆2上，并可沿支撑杆2上下滑动；安装平台3与支架底座1相平行，且在安装平台3上设有滑槽6；电磁辐射计插座4和天线插座5嵌在滑槽6上，并都可沿滑槽6水平滑动；锁紧螺栓8旋合在滑套7上，并顶住支撑杆2的侧面；支撑杆2上竖直嵌有高度尺条9；安装平台3上嵌有距离尺条10，距离尺条10与滑槽6相平行；支撑杆2为正方形柱体结构；天线为平面螺旋天线，且天线的工作频率为500MHz～8GHz；

电磁辐射计与天线之间的相对距离为1m～2m，所在水平高度为0.8m～1.2m；天线与电磁辐射计之间的相对距离和水平高低不局限于1m～2m以及0.8m～1.2m，针对不同工作频带的电磁辐射计，相应地调整固定支架来调整相对距离与水平高度。

如图3所示，本发明的电磁辐射计校准方法利用电磁辐射计校准装置进行校准，电磁辐射计校准装置包括标定信号发生模块、天线、固定支架以及校准误差显示模块，该方法包括如下步骤：

步骤1，将天线和待检测的电磁辐射计安装在固定支架上，并调节天线和待检测的电磁辐射计的水平高度以及两者的相对距离至检测位置；

步骤2，由标定信号发生模块产生调零标定信号，并由天线产生调零标定辐射场；

步骤3，由标定信号发生模块接收电磁辐射计检测的标定辐射强度信号，并与自身的调零标定信号进行对比，计算出调零误差，并通过校准误差显示模块将调零误差显示出来；

步骤4，根据调零误差对电磁辐射计进行调零处理；

步骤5，线性调节标定信号发生模块的功率，再由标定信号发生模块产生线性调整标定信号，并由天线产生线性调整标定辐射场；

步骤6，由标定信号发生模块接收电磁辐射计检测的线性调整标定辐射强度信号，并与自身的线性调整标定信号进行对比，计算出线性调整误差，并通过校准误差显示模块将线性调整误差显示出来；

步骤7，根据线性调整误差对电磁辐射计进行线性调整处理；

步骤8，重复步骤5～7，直到线性调整误差为0。

根据电磁辐射计在工作频带内具有线性的工作特性，本发明采用在同一频点上两次不同辐射值校准的方式，第一次校准电磁辐射计的零点，第二次校准电磁辐射计的线性特性。从而最终完成电磁辐射计的精确校准。

上述步骤中的调零标定信号和线性调整标定信号均为单一频点信号，频率值视所述待校准的电磁辐射计的工作频率而定；待校准的电磁辐射计的工作频段范围是宽频段且其在不同频率点上所表现出的电特性具有稳定性。因此，射频信号发生器发生的信号频率只要在待校准的电磁辐射计的工作频段中任意选取某一点的频率即可，能够保证在宽频带范围内校准的稳定性。

需要理解到的是：上述实施例对然对本发明的涉及思路做了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合，增加或修改，均落入本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种电磁辐射计校准方法，该方法利用电磁辐射计校准装置进行校准，所述电磁辐射计校准装置包括标定信号发生模块、天线、固定支架以及校准误差显示模块，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将天线和待检测的电磁辐射计安装在固定支架上，并调节天线和待检测的电磁辐射计的水平高度以及两者的相对距离至检测位置；

步骤2，由标定信号发生模块产生调零标定信号，并由天线产生调零标定辐射场；

步骤3，由标定信号发生模块接收电磁辐射计检测的标定辐射强度信号，并与自身的调零标定信号进行对比，计算出调零误差，并通过校准误差显示模块将调零误差显示出来；

步骤4，根据调零误差对电磁辐射计进行调零处理；

步骤5，线性调节标定信号发生模块的功率，再由标定信号发生模块产生线性调整标定信号，并由天线产生线性调整标定辐射场；

步骤6，由标定信号发生模块接收电磁辐射计检测的线性调整标定辐射强度信号，并与自身的线性调整标定信号进行对比，计算出线性调整误差，并通过校准误差显示模块将线性调整误差显示出来；

步骤7，根据线性调整误差对电磁辐射计进行线性调整处理；

步骤8，重复步骤5～7，直到线性调整误差为0。

2.根据权利要求1所述的电磁辐射计校准方法，其特征在于：所述调零标定信号和线性调整标定信号均为单一频点信号。