CN105675961A - 一种可承受高电磁辐射场的电压测试装置、系统及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可承受高电磁辐射场的电压测试装置、系统及应用。所述可承受高电磁辐射场的电压测试装置包括光电转换电路、光探头及光检测电路，其中，所述光电转换电路包括被测电路及与被测电路并联或串联的光源模块；所述光检测电路包括感光模块、分压模块、电源模块、开关模块和测试模块，其中，感光模块、分压模块、电源模块和开关模块依次串联构成回路；所述测试模块并联在所述分压模块的两端；所述光检测电路的感光模块通过光纤与光探头连接。本发明所提供的可承受高电磁辐射场的电压测试装置及系统不仅装配简单、成本低廉，而且靠近被测模块的设备均为非金属材质，最大限度地避免了测试区域的电磁干扰，测量精确度高、可靠性强、灵敏度高。

Description

一种可承受高电磁辐射场的电压测试装置、系统及应用

技术领域

本发明涉及EMC兼容性测试领域，具体涉及一种可承受高电磁辐射场的电压测试装置、系统及其应用。

背景技术

任何电子电气设备在正常工作时都会对周围空间产生一定量的电磁波辐射骚扰，这些辐射骚扰主要是通过设备本身的外壳及与设备相连的电源线和各种信号、控制线向空间辐射形成的。在微波暗室，特别是需要对电路电压等监控场合，现有的电压测试设备易给测试环境造成辐射干扰，且电压测试设备本身也容易受到强电磁干扰。为了真实反映测试结果，必须首先解决电压测试设备对测试环境的影响，保证测试有效可靠。

因此，有必要提供一种电压测试装置，适用于有较强电磁干扰环境和对电磁辐射敏感的场合。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种可承受高电磁辐射场的电压测试装置、系统及其应用。

第一方面，本发明提供了一种可承受高电磁辐射场的电压测试装置，包括光电转换电路、光探头及光检测电路，其中，所述光电转换电路包括被测电路、及与被测电路并联或串联的光源模块；所述光检测电路包括感光模块、分压模块、电源模块、开关模块和测试模块，其中，感光模块、分压模块、电源模块和开关模块依次串联构成回路；所述测试模块并联在所述分压模块的两端；所述光检测电路的感光模块通过光纤与光探头连接。

进一步地，所述光探头用于采集光源模块发出的光。

进一步地，所述光源模块为LED灯、白炽灯、荧光灯、节能灯中的任一种。

更进一步地，所述光源模块为LED灯。

在本发明一实施方式中，所述的光电转换电路还包括与所述光源模块串联的开关模块，用于控制所述光电转换电路的通断。

进一步地，在该实施方式中，所述开关模块为开关SW1。

在本发明一实施方式中，所述光探头包括非金属安装壳、容置在所述非金属安装壳内的聚焦透镜、设置在所述非金属安装壳一端的安装孔、以及设置在所述非金属安装壳另一端的进光孔。

进一步地，所述光纤的一端装设在所述非金属安装壳一端的安装孔中，另一端通过光纤连接器与光检测电路的感光模块相连。

更进一步地，所述光纤连接器为ST光纤连接器。

更进一步地，所述光纤一端的端面设置在聚焦透镜的焦点上。可选地，所述聚焦透镜包括但不限于曲面透镜、柱面透镜、平面透镜、圆顶透镜中的一种或多种。使用时，聚焦透镜可扩大接收光线的范围并聚合光功率直射光纤端面。

进一步地，所述非金属安装壳为圆筒状。

可以理解的是，光纤的长度可以设计足够长，从而有效隔离光检测电路和被测光源，以减少被测光源区域与光检测电路相互之间的电磁干扰。

在本发明一实施方式中，所述感光模块为光敏二极管、光敏电阻中的一种，优选为光敏电阻。所述感光模块在有光照射时，电阻改变，测试电路的电流随之发生变化，导致感光模块两端的电压发生变化。

在本发明一实施方式中，所述分压模块为分压电阻。可用于分压和限流，可防止电路因感光模块的阻值变化引起电路中的电流过大而毁坏。

在本发明一实施方式中，所述电源模块为直流电源，所述直流电源为化学电池或生物电池。可用于提供电能，供测试电路工作。

在本发明一实施方式中，所述测试模块用于测试分压模块两端的电压变化，包括数据记录仪、示波器或万用表。

在本发明一实施方式中，所述光检测电路中，所述感光模块为光敏电阻R1；所述分压模块为分压电阻R2；所述电源模块为12V的直流电源；所述开关模块为开关SW2；所述测试模块包括数据记录仪、示波器或万用表。

进一步地，在该实施方式中，所述分压电阻R2的阻值为0-10千欧。

第二方面，本发明提供了一种可承受高电磁辐射场的电压测试系统，包括本发明第一方面所述的可承受高电磁辐射场的电压测试装置，还包括数据采集卡、与所述的数据采集卡连接的上位机；所述数据采集卡用于采集来自检测模块的电信号，并将电信号传输给上位机；所述上位机用于接收来自数据采集卡的电信号，并对所述的电信号进行分析、处理，并输出结果。

进一步地，所述数据采集卡与上位机有线/无线连接，所述有线连接可为USB总线、以太网中的任一种；所述无线连接可为Zigbee、GPRS、3G中的任一种。

更进一步地，所述数据采集卡与上位机通过USB总线连接。

第三方面，如本发明第一方面所述的可承受高电磁辐射场的电压测试装置或如本发明第二方面所述的可承受高电磁辐射场的电压测试系统在电磁兼容测试中的应用。

进一步地，如本发明第一方面所述的可承受高电磁辐射场的电压测试装置或如本发明第二方面所述的可承受高电磁辐射场的电压测试系统在汽车电子电器组件的电磁敏感度测试中的应用。

本发明的有益效果：

本发明所提供的可承受高电磁辐射场的电压测试装置通过引入光电转换电路，将待测电压转换成光，并采用光探头、光纤对信号探测和信号检测进行有效隔离，由于信号探测到信号传输都是无源的，光检测电路接收到的信号不会受到外界电磁环境的影响，有利于提高电压测试的稳定性和可靠性；此外，本发明所提供的光检测装置不仅装配简单、成本低廉，而且靠近待测设备的设备均为非金属材质，最大限度地避免了测试区域的电磁干扰，测量精确度高、可靠性强；

更重要的是，本发明所提供的可承受高电磁辐射场的电压测试装置及系统实现了电→光→电转换，最后输出电压检测值，便于测试人员监控记录，另外，由于采用光纤传出的光强度极低，本发明所提供的电压测试装置可轻易捕捉到可以测量的光线，灵敏度高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的光电转换电路的模块示意图；

图2是本发明实施例提供的光探头和光纤的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的光检测电路的模块示意图；

图4是本发明实施例提供的光采集和测试的示意图；

图5是本发明实施例提供的可承受高电磁辐射场的光测试系统的示意图；

图6是本发明实施例提供的测试原理图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明做进一步说明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1可承受高电磁辐射场的电压测试装置01

参见图1-图4，本发明提供了一种可承受高电磁辐射场的电压测试装置01，包括光电转换电路1、光探头2及光检测电路3，其中，所述光检测电路3通过光纤4与光探头1连接。

图1是本发明实施例提供的光电转换电路的模块示意图。如图1所示，本发明提供的光电转换电路1包括被测电路11、及与被测电路11串联的光源模块12(除串联方式外，光源模块12也可与被测电路11并联)。使用时，所述光源模块12的光强随着被测电路11两端的电压变化而变化。

进一步地，所述光源模块为LED灯、白炽灯、荧光灯、节能灯中的任一种。

在本发明一实施方式中，所述的光电转换电路1还包括与所述光源模块12串联的开关模块13，用于控制所述光电转换电路1的通断。

进一步地，在该实施方式中，所述开关模块13为开关SW1。

图2是本发明实施例提供的光探头和光纤的结构示意图。如图2所示，本发明提供的光探头2包括非金属安装壳21、容置在所述非金属安装壳21内的聚焦透镜22、设置在所述非金属安装壳21一端的安装孔211、以及设置在所述非金属安装壳21另一端的进光孔212。

进一步地，所述光纤4的一端装设在所述非金属安装壳21一端的安装孔111中，另一端通过光纤连接器41与光检测电路3相连。

更进一步地，所述光纤连接器41为ST光纤连接器。

更进一步地，所述光纤4一端的端面设置在聚焦透镜12的焦点上。可选地，所述聚焦透镜22包括但不限于曲面透镜、柱面透镜、平面透镜、圆顶透镜中的一种或多种。使用时，聚焦透镜22可扩大接收光线的范围并聚合光功率直射光纤4端面。

进一步地，所述非金属安装壳21为圆筒状。

可以理解的是，光纤4的长度可以设计足够长，从而有效隔离光检测电路3和被测光源，以减少被测光源区域与光检测电路3相互之间的电磁干扰。

图3是本发明提供的一种光检测电路的模块示意图。如图3所示，本发明提供的光检测电路3包括感光模块31、分压模块32、电源模块33、开关模块34和测试模块35，其中，感光模块31、分压模块32、电源模块33和开关模块34依次串联构成回路；所述测试模块35并联在所述分压模块32的两端；所述光检测电路3的感光模块31通过光纤4与光探头1连接。

进一步地，所述光纤4通过光纤连接器41与所述光检测电路03的感光模块31相连。

在本发明一实施方式中，所述感光模块为光敏二极管、光敏电阻中的一种，优选为光敏电阻。所述感光模块在有光照射时，电阻改变，测试电路的电流随之发生变化，导致感光模块两端的电压发生变化。

在本发明一实施方式中，所述分压模块32为分压电阻。可用于分压和限流，可防止电路因感光模块的阻值变化引起电路中的电流过大而毁坏。

在本发明一实施方式中，所述电源模块33为直流电源，所述直流电源为化学电池或生物电池。可用于提供电能，供测试电路工作。

在本发明一实施方式中，所述测试模块35用于测试分压模块两端的电压变化，包括数据记录仪、示波器或万用表。

在本发明一实施方式中，如图4所示，所述光检测电路3中，所述感光模块31为光敏电阻R1；所述分压模块32为分压电阻R2；所述电源模块33为12V的直流电源；所述开关模块34为开关SW2；所述测试模块35包括数据数据记录仪10(也可以是示波器或万用表)。

进一步地，在该实施方式中，所述分压电阻R2的阻值为0-10千欧。

在该实施方式中，在被测光源的照射下，光探头1的光采集镜头12采集光信号，并通过光纤13传输到测试电路中的光敏电阻R1，当光源发出的光的光强或频闪变化时，光敏电阻R1的导通电流也随之改变，这样，在分压电阻R2上的电压也变化，分压电阻R2的电压测试结果就会在显示在万用表或示波器上。

实施例2一种可承受高电磁辐射场的电压测试系统02

参见图5，本发明还提供了一种可承受高电磁辐射场的电压测试系统02，应用了本发明提供的可承受高电磁辐射场的电压测试装置01，还包括数据采集卡021、与所述的数据采集卡021连接的上位机022；所述数据采集卡021用于采集来自测试模块35的电信号，并将电信号传输给上位机022；所述上位机022用于接收来自数据采集卡021的电信号，并对所述的电信号进行分析、处理，并输出结果。

进一步地，所述数据采集卡021与上位机022有线/无线连接，所述有线连接可为USB总线、以太网中的任一种；所述无线连接可为Zigbee、GPRS、3G中的任一种。

更进一步地，所述数据采集卡与上位机通过USB总线连接。

实施例3应用实施例

本实施例采用了本发明提供的可承受高电磁辐射场的电压测试装置01或可承受高电磁辐射场的电压测试系统02监控车用电池的电压在待测汽车进行辐射抗扰度测试的测试过程中的变化情况(比如，一旦检测到车用电池的电压低于11V就要通过其他设备给出警示信息)，测试原理图见图6。

被监控对象为车用电池，所述车用电池的输出电压为直流12V；将所述的车用电池与LED灯并联在光电转换电路1中，所述LED灯依照ISO11451—2标准规定的工作安装位置固定，在所述LED灯光学中心正前方、所述LED灯光学中心同高处附近，放置光探头2，并通过光纤4将光引到电波暗室外，在不同频率范围、不同场强和不同调制方式的条件下测量获得光检测电路3中分压电阻R2的电压值，从而获得LED灯的相对光照度，继而获知待测车用电池的电压值(为相对电压值)。

测试采用AM(幅度调制信号)调试方法。测试条件及测试结果如表1所示。

表1测试条件及测试结果

测试持续时间	测试频点	测试场强	调制方式	输出电压
					5分钟	30.3MHz	300V/m	AM	12.1V
35分钟	100.3MHz	300V/m	AM	11.9V
					65分钟	150.3MHz	300V/m	AM	11.5V
125分钟	350.3MHz	300V/m	AM	11.2V

由表1可知，测试持续时间为125分钟时，测得输出电压为11.2V，接近11V，此时，需考虑更换供电电池。

本发明提供的可承受高电磁辐射场的电压测试装置01或可承受高电磁辐射场的电压测试系统02通过实现了电→光→电转换，避免了电压测试装置对测试区域的电磁干扰，且直接输出电压值，实现实时监控，使用非常简便。

值得注意的是，本实例中只是对于部分情况进行说明，本领域技术人员可以根据具体需要，变换不同频率、不同强度和不同调试方式，本发明提供的可承受高电磁辐射场的电压测试装置01或可承受高电磁辐射场的电压测试系统02对于任何频率、任何强度和任何调试方式的场强都是可以耐受的。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种可承受高电磁辐射场的电压测试装置，其特征在于，包括光电转换电路、光探头及光检测电路，其中，所述光电转换电路包括被测电路、及与被测电路并联或串联的光源模块；所述光检测电路包括感光模块、分压模块、电源模块、开关模块和测试模块，其中，感光模块、分压模块、电源模块和开关模块依次串联构成回路；所述测试模块并联在所述分压模块的两端；所述光检测电路的感光模块通过光纤与光探头连接。

2.如权利要求1所示的可承受高电磁辐射场的电压测试装置，其特征在于，所述光探头包括非金属安装壳、容置在所述非金属安装壳内的聚焦透镜、设置在所述非金属安装壳一端的安装孔、以及设置在所述非金属安装壳另一端的进光孔。

3.如权利要求2所示的可承受高电磁辐射场的电压测试装置，其特征在于，所述光纤的一端装设在所述非金属安装壳一端的安装孔中，另一端通过光纤连接器与光检测电路的感光模块相连。

4.如权利要求1所示的可承受高电磁辐射场的电压测试装置，其特征在于，所述感光模块包括光敏二极管、光敏电阻中的一种。

5.如权利要求1所示的可承受高电磁辐射场的电压测试装置，其特征在于，所述分压模块包括分压电阻。

6.如权利要求1所示的可承受高电磁辐射场的电压测试装置，其特征在于，所述电源模块为直流电源。

7.如权利要求1所示的可承受高电磁辐射场的电压测试装置，其特征在于，所述测试模块包括数据记录仪、示波器或万用表。

8.如权利要求1所示的可承受高电磁辐射场的电压测试装置，其特征在于，所述光检测电路中，所述感光模块为光敏电阻R1；所述分压模块为分压电阻R2；所述电源模块为12V的直流电源；所述开关模块为开关SW2；所述测试模块包括数据记录仪、示波器或万用表。

9.一种可承受高电磁辐射场的电压测试系统，其特征在于，包括如权利要求1所述的可承受高电磁辐射场的电压测试装置，还包括数据采集卡、与所述的数据采集卡连接的上位机；所述数据采集卡用于采集来自检测模块的电信号，并将电信号传输给上位机；所述上位机用于接收来自数据采集卡的电信号，并对所述的电信号进行分析、处理，并输出结果。

10.一种如权利要求1所述的可承受高电磁辐射场的电压测试装置或权利要求9所述的可承受高电磁辐射场的电压测试系统在电磁兼容测试中的应用。