CN108663588A - 电磁测试探头、电磁测试装置和电磁测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁测试探头、电磁测试装置和电磁测试方法。该电磁测试探头包括：一中空的正柱体，正柱体的四周侧壁内缠绕有感应线圈，正柱体底面设置有平板玻璃，平板玻璃表面绘制有圆形刻度盘；一握杆，握杆底部与正柱体的侧面相连，握杆内部设置有激光发生器和测试信号线，测试信号线的正极与感应线圈的第一端相连，测试信号线的负极与线圈的第二端相连；握杆底部设有开孔，对应开孔处在正柱体的一侧壁内设置有一倾斜的半透射镜，正对半透射镜在正柱体的另一侧壁内设置有一倾斜的反射镜。本发明能够直观方便地测量待测主板附近的辐射状态，为主板元件排布和结构设计提供可靠的参考，进而从设计上消除声学相关产品因共模干扰产生的噪声。

Description

电磁测试探头、电磁测试装置和电磁测试方法

技术领域

本发明涉及电子产品测试技术领域，特别涉及一种电磁测试探头、电磁测试装置和电磁测试方法。

背景技术

随着电子行业的发展，便捷、轻量化成为了产品设计的硬指标，结构嵌套、精简尺寸已经是设计过程中的重要步骤。

现有电子产品的喇叭中普遍应用线圈，容易因工作中主板的电磁辐射造成共模干扰，产生噪音现象，影响产品性能。具体地：工作中的主板若存在高频辐射，比如射频信号或主板时钟，这些信号在可听频段的包络很有可能有波动；由楞次定律可知，当线圈处于某个频率的电磁场当中时，线圈内部会因为电磁感应而产生与变化趋势相反的电势差，感应到与电磁辐射信号频率相同的电信号；该电信号经过音频设备造成共模干扰，产生噪音。

因此，需要对电子产品主板的电磁辐射进行测试，根据测试结果排布主板元件，进而从设计上消除因共模干扰产生的工作噪声。

发明内容

为了实现对电子产品主板的电磁辐射进行测试的目的，本发明提供了一种电磁测试探头、电磁测试装置和电磁测试方法。

本发明的一个实施例提供一种电磁测试探头，包括：

一中空的正柱体，所述正柱体的四周侧壁内缠绕有感应线圈，所述正柱体底面设置有平板玻璃，所述平板玻璃表面绘制有圆形刻度盘；

一握杆，所述握杆底部与所述正柱体的侧面相连，所述握杆内部设置有激光发生器和测试信号线，所述测试信号线的正极与所述感应线圈的第一端相连，所述测试信号线的负极与所述感应线圈的第二端相连；

所述握杆底部设有开孔，对应所述开孔处在所述正柱体的一侧壁内设置有一倾斜的半透射镜，正对所述半透射镜在所述正柱体的另一侧壁内设置有一倾斜的反射镜，所述激光发生器发出的激光经所述开孔射入至所述半透射镜，部分激光经所述半透射镜反射至所述反射镜。

可选地，所述正柱体和所述握杆的材质为聚氯乙烯PVC。

可选地，所述正柱体为圆形正柱体，所述圆形刻度盘的圆周与所述圆形正柱体的底面圆周重合。

可选地，所述圆形刻度盘的圆心处的刻度值为所述电磁测试探头的预设的最大测量距离，所述圆形刻度盘的圆周处的刻度值为0。

可选地，所述半透射镜与竖直线的夹角以及所述反射镜与竖直线的夹角，；

根据如下公式确定：

其中，β为所述反射镜与竖直线的夹角，γ为所述半透射镜与竖直线的夹角，θ为所述激光发生器发出的激光与竖直线的夹角，即所述握杆与竖直线的夹角；r为所述圆形刻度盘的半径，h为所述电磁测试探头的预设的最大测量距离。

本发明的另一个实施例提供一种电磁测试装置，包括上述的电磁测试探头、声卡和测试终端，所述电磁测试探头、声卡和测试终端依次相连；

所述电磁测试探头用于采集待测主板因电磁感应产生的电信号；

所述声卡用于将所述电信号进行采样生成采样信号；

所述测试终端用于对所述采样信号进行分析，根据分析结果确定所述待测主板的电磁辐射分布状态。

可选地，还包括放大器；

所述放大器设置在所述电磁测试探头和所述声卡之间，用于放大所述电信号。

本发明的另一个实施例提供一种应用上述的电磁测试装置的电磁测试方法，包括：

水平放置待测主板，并选择所述待测主板的待测区域；

将所述电磁测试探头放置于所述待测区域的正上方；

调整所述电磁测试探头的平板玻璃与所述待测区域平行；

获得所述电磁测试探头距所述待测区域不同距离时的电磁辐射。

可选地，所述调整所述电磁测试探头的平板玻璃与所述待测区域平行包括：

获取所述电磁测试探头的激光发生器产生的光线经过所述半透视镜和所述反射镜在所述待测区域上形成的第一光点和第二光点；

调整所述电磁测试探头的倾斜角度，使得从所述平板玻璃的正上方看来，所述第一光点和第二光点处于所述圆形刻度盘的圆心两侧相同的刻度时，确定所述电磁测试探头的平板玻璃与所述待测区域平行。

本发明的另一个实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间通过内部总线通讯连接，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的程序指令，所述程序指令被所述处理器执行时能够上述的电磁测试方法。

本发明的技术效果是，本发明提供的电磁测试探头结构简单，仅包括中空的正柱体和握杆，在正柱体四周侧壁内设有感应线圈、半透射镜和反射镜，正柱体底面设有平板玻璃，握杆内部设置激光发生器和测试信号线，测试者手持电磁测试探头的握杆靠近待测主板，即可进行电磁辐射测量，操作方便。本发明还设计了一种包括上述电磁测试探头的电磁测试装置及应用该电磁测试装置的电磁测试方法，通过该电磁测试装置，采用本发明的电磁测试方法能够在测试终端上直观方便地测量获得待测主板附近的电磁辐射状态，为主板元件排布和结构设计提供可靠的参考，进而从设计上消除声学相关产品因共模干扰产生的噪声。

附图说明

图1为本发明一个实施例的电磁测试探头的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的激光发生器产生的激光的光路图；

图3为本发明一个实施例的电磁测试装置的结构示意图；

图4为本发明另一个实施例的电磁测试装置的结构示意图；

图5为本发明一个实施例的电磁测试方法的流程示意图；

图6为本发明一个实施例的电磁辐射的示意图；

图7为本发明一个实施例的测试终端的分析结果的示意图；

图8为本发明一个实施例的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了解决背景技术中提出的技术问题，本申请的发明人想到设计了一种结构简单、操作方便的电磁测试探头，仅包括中空的正柱体和握杆，在正柱体四周侧壁内设有感应线圈、半透射镜和反射镜，正柱体底面设有平板玻璃，握杆内部设置激光发生器和测试信号线，测试者手持电磁测试探头的握杆靠近待测主板，即可进行电磁辐射测量，操作方便。本发明还设计了一种包括上述电磁测试探头的电磁测试装置及应用该电磁测试装置的电磁测试方法，通过该电磁测试装置，采用本发明的电磁测试方法能够在测试终端上直观方便地测量获得待测主板附近的电磁辐射状态，为主板元件排布和结构设计提供可靠的参考，进而从设计上消除声学相关产品因共模干扰产生的噪声。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1为本发明一个实施例的电磁测试探头的结构示意图。如图1所示，本发明实施例的电磁测试探头包括一中空的正柱体11，正柱体11的四周侧壁内缠绕有感应线圈(图中未示出)，正柱体11底面设置有平板玻璃12，平板玻璃12表面绘制有圆形刻度盘；

一握杆13，握杆13底部与正柱体11的侧面相连，握杆13内部设置有激光发生器(图中未示出)和测试信号线14，测试信号线14的正极与感应线圈的第一端相连，测试信号线14的负极与感应线圈的第二端相连；

握杆13底部设有开孔，对应开孔处在正柱体11的一侧壁内设置有一倾斜的半透射镜，正对半透射镜在正柱体11的另一侧壁内设置有一倾斜的反射镜，激光发生器发出的激光经开孔射入至半透射镜，部分激光经半透射镜反射至反射镜。

在实际应用中，握杆13上设置有开关15，握杆13内部设置有用于为激光发生器供电的电池，当打开开关15时，激光发生器发出激光。

具体地，如图2所示，在握杆底部对应开孔处的正柱体的侧壁内设置有一倾斜的半透射镜M1，正对半透射镜在正柱体的另一侧壁内设置有一倾斜的反射镜M2。激光发生器发出激光AO1，激光AO1经半透射镜M1反射至反射镜M2，激光AO1经半透射镜M1折射后到达正柱体底面的平板玻璃上；激光AO1在半透射镜M1上的反射光线O1O2经反射镜M2反射后也到达正柱体底面的平板玻璃上。

本发明实施例提供的电磁测试探头结构简单，仅包括中空的正柱体和握杆，在正柱体四周侧壁内设有感应线圈、半透射镜和反射镜，正柱体底面设有平板玻璃，握杆内部设置激光发生器和测试信号线，测试者手持电磁测试探头的握杆靠近待测主板，即可进行电磁辐射测量，操作方便。利用该电磁测试探头，能够直观方便地测量待测主板附近的电磁辐射状态，为主板元件排布和结构设计提供可靠的参考，进而从设计上消除声学相关产品因共模干扰产生的噪声。

在实际应用中，正柱体和握杆的材质为非磁质塑料。优选地，正柱体和握杆的材质为聚氯乙烯PVC。

在实际应用中，正柱体可以为圆形正柱体，也可以为长方体、正六面体等棱柱体，本发明对此不作限制。

优选地，正柱体为圆形正柱体，圆形刻度盘的圆周与圆形正柱体的底面圆周重合。

优选地，其中，圆形刻度盘的圆心处的刻度值为电磁测试探头的预设的最大测量距离，圆形刻度盘的圆周处的刻度值为0；半透射镜与竖直线的夹角以及反射镜与竖直线的夹角，是根据平板玻璃上的圆形刻度盘的半径和电磁测试探头的预设的最大测量距离确定的。

进一步地，根据反射原理，半透射镜、反射镜和握杆各自与竖直线的夹角满足如下关系：

即根据如下公式确定半透射镜、反射镜和握杆各自与竖直线的夹角：

其中，α为激光发生器发出的激光的入射角；β为反射镜与竖直线的夹角，γ为半透射镜与竖直线的夹角，θ为激光发生器发出的激光与竖直线的夹角，即握杆与竖直线的夹角；r为圆形刻度盘的半径，h为电磁测试探头的预设的最大测量距离。

如图3所示，本发明的另一个实施例提供一种电磁测试装置，包括上述的电磁测试探头31、声卡32和测试终端33，电磁测试探头31、声卡32和测试终端33依次相连；

电磁测试探头31用于采集待测主板因电磁感应产生的电信号；

声卡32用于将电信号进行采样生成采样信号；

测试终端33用于对采样信号进行分析，根据分析结果确定待测主板的电磁辐射分布状态。

在实际应用中，工作中的待测主板存在辐射，由楞次定律可知，当电磁测试探头的线圈处于某个频率的电磁场当中时，线圈内部会因为电磁感应而产生与变化趋势相反的电势差，感应到与电磁辐射信号频率相同的电信号；该电信号经过声卡的采样生成采样信号，测试终端对采样信号进行分析，根据分析结果确定待测主板的电磁辐射分布状况。

如图4所示，本发明的另一个实施例的电磁测试装置还包括放大器34；

放大器34设置在电磁测试探头31和声卡32之间，用于放大电信号。

可理解的是，电磁测试探头的线圈感应到的电信号幅度很小，因而为了提高电磁测试结果的准确性，需要选择底噪较低的声卡(一般选择底噪为-110dBV～-90dBV的声卡)。优选地，可在电磁测试探头和声卡之间设置放大器，对电信号进行放大，这样可以相比声卡底噪大出一个数量级，使得声卡底噪在测试结果中完全显示不出来，以免影响测试结果。

如图5所示，本发明的另一个实施例提供一种应用上述的电磁测试装置的电磁测试方法，包括：

S51：水平放置待测主板，并选择待测主板的待测区域；

需要说明的是，通过选择待测主板的待测区域，可以获得待测主板的不同位置处的电磁辐射，从而获得待测主板的电磁辐射分布状态。

S52：将电磁测试探头放置于待测区域的正上方；

在实际应用中，将待测主板启动平放在防静电平面上，测试者手持电磁测试探头，并将电磁测试探头放置于待测区域的正上方；

S53：调整电磁测试探头的平板玻璃与待测区域平行；

在本发明实施例的一种可选的实施方式中，调整电磁测试探头的平板玻璃与待测区域平行包括：

获取电磁测试探头的激光发生器产生的光线经过半透视镜和反射镜在待测区域上形成的第一光点和第二光点；

调整电磁测试探头的倾斜角度，使得从平板玻璃的正上方看来，第一光点和第二光点处于圆形刻度盘的圆心两侧相同的刻度时，确定电磁测试探头的平板玻璃与待测区域平行。

在实际应用中，测试者按下开关15，观察在平板玻璃上形成的第一光点和第二光点的位置，调整电磁测试探头的倾斜角度，使得从平板玻璃的正上方看来，第一光点和第二光点处于圆形刻度盘的圆心两侧相同的刻度时，确定电磁测试探头的平板玻璃与待测区域平行。

S54：获得电磁测试探头距待测区域不同距离时的电磁辐射。

需要说明的是，测试者需要不断调整电磁测试探头的高度，即调整电磁测试探头距待测区域的距离。

在实际应用中，结合图2，激光AO1经半透射镜M1折射后到达正柱体底面的平板玻璃上形成的第一光点与激光AO1在半透射镜M1上的反射光线O1O2经反射镜M2反射后到达正柱体底面的平板玻璃上形成的第二光点重合(均为B)，此时，电磁测试探头距离待测主板的距离为预设的最大测量距离。第一光点和第二光点并不一定重合，此时，电磁测试探头距离待测主板的距离与第一光点和第二光点处于圆形刻度盘的刻度成一定比例，通过读取第一光点和第二光点在圆形刻度盘上的刻度可获得电磁测试探头距离待测主板的距离。

在实际应用中，电磁测试探头靠近待测主板时，感应到与待测主板的电磁辐射信号频率相同的电信号；该电信号经过握杆13内部的测试信号线到达放大器34上，放大器34对电信号进行放大，声卡32对放大后的电信号进行采样生成采样信号，测试终端对采样信号进行实时短时快速傅氏变换(Fast Fourier Transformation，FFT)，根据分析结果确定待测主板的电磁辐射分布状态。测试终端也可以将各个时刻获得的采样信号进行保存然后进行一定时间内的采样信号分析，本发明对此不作限制。

如图6所示，电磁测试探头的线圈感应到的电信号除了正弦波的小波形之外，整体上存在着一定的起伏，是将1000Hz的正弦波调幅到了100Hz的包络，该电信号经过线圈转换成了模拟信号，声卡对该模拟信号信息低于1000Hz的采样率分析，结果就是只有100Hz的信号。

应用本发明实施例的方法测试待测主板的射频信号辐射的一种可能情况是，2.4GHz的蓝牙信号辐射到线圈上，线圈感应出3000Hz包络的2.4GHz电信号，而这个电信号输入线圈转换成模拟信号，声卡对该模拟信号进行44.1kHz的采样，结果得到3000Hz的信号。图7是测试终端实际测到的噪声尖峰，即在可听频段产生的共模干扰。

以下以头戴式耳机产品和智能音响产品为例，说明如何应用本发明实现主板元件排布和结构设计。头戴式耳机产品中，喇叭线圈距离主板2.54cm，发现因主板辐射导致的喇叭噪声无法满足客户需求。在主板上方2.5cm，对主板上各个元件所在位置进行扫描发现，位于喇叭正下方的单片机发出了较大的辐射，而数字信号处理器等其他元件发出辐射较少。重新排布电路规划，使单片机远离喇叭正下方，重新设计后的电路在喇叭所在位置辐射较小，满足了设计需求。

智能音箱产品中，射频通信模块距离真空管放大器约1cm，产品发生噪声问题，排查发现真空管放大器输入口没有噪声电信号，而输出口发现了噪声电信号。在主板上空1cm处进行扫描发现，射频通信模块发出了较大的电磁辐射，被真空管放大器接收发出了噪声。而射频模块周围3cm以上空间辐射变得相当低。通过排布电路使射频模块距离真空管放大器3cm以上，智能音箱产品不再发生噪声问题，满足了设计需求。

本发明的另一个实施例提供一种电子设备，如图8所示，电子设备包括存储器81和处理器82，存储器81和处理器82之间通过内部总线83通讯连接，存储器81存储有能够被处理器82执行的程序指令，程序指令被处理器82执行时能够上述的电磁测试方法。

此外，上述的存储器81中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

综上所述，本发明提供的电磁测试探头结构简单，仅包括中空的正柱体和握杆，在正柱体四周侧壁内设有感应线圈、半透射镜和反射镜，正柱体底面设有平板玻璃，握杆内部设置激光发生器和测试信号线，测试者手持电磁测试探头的握杆靠近待测主板，即可进行电磁辐射测量，操作方便。本发明还设计了一种包括上述电磁测试探头的电磁测试装置及应用该电磁测试装置的电磁测试方法，通过该电磁测试装置，采用本发明的电磁测试方法能够直观方便地在测试终端上测量获得待测主板附近的电磁辐射状态，为主板元件排布和结构设计提供可靠的参考，进而从设计上消除声学相关产品因共模干扰产生的噪声。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

需要说明的是术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电磁测试探头，其特征在于，包括：

一中空的正柱体，所述正柱体的四周侧壁内缠绕有感应线圈，所述正柱体底面设置有平板玻璃，所述平板玻璃表面绘制有圆形刻度盘；

一握杆，所述握杆底部与所述正柱体的侧面相连，所述握杆内部设置有激光发生器和测试信号线，所述测试信号线的正极与所述感应线圈的第一端相连，所述测试信号线的负极与所述感应线圈的第二端相连；

所述握杆底部设有开孔，对应所述开孔处在所述正柱体的一侧壁内设置有一倾斜的半透射镜，正对所述半透射镜在所述正柱体的另一侧壁内设置有一倾斜的反射镜，所述激光发生器发出的激光经所述开孔射入至所述半透射镜，部分激光经所述半透射镜反射至所述反射镜。

2.根据权要求1所述的电磁测试探头，其特征在于，所述正柱体和所述握杆的材质为聚氯乙烯PVC。

3.根据权利要求1所述的电磁测试探头，其特征在于，所述正柱体为圆形正柱体，所述圆形刻度盘的圆周与所述圆形正柱体的底面圆周重合。

4.根据权利要求1所述的电磁测试探头，其特征在于，所述圆形刻度盘的圆心处的刻度值为所述电磁测试探头的预设的最大测量距离，所述圆形刻度盘的圆周处的刻度值为0。

5.根据权利要求4所述的电磁测试探头，其特征在于，所述半透射镜与竖直线的夹角以及所述反射镜与竖直线的夹角，根据如下公式确定：

其中，β为所述反射镜与竖直线的夹角，γ为所述半透射镜与竖直线的夹角，θ为所述激光发生器发出的激光与竖直线的夹角，即所述握杆与竖直线的夹角；r为所述圆形刻度盘的半径，h为所述电磁测试探头的预设的最大测量距离。

6.一种电磁测试装置，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的电磁测试探头、声卡和测试终端，所述电磁测试探头、声卡和测试终端依次相连；

所述电磁测试探头用于采集待测主板因电磁感应产生的电信号；

所述声卡用于将所述电信号进行采样生成采样信号；

所述测试终端用于对所述采样信号进行分析，根据分析结果确定所述待测主板的电磁辐射分布状态。

7.根据权利要求6所述的电磁测试装置，其特征在于，还包括放大器；

所述放大器设置在所述电磁测试探头和所述声卡之间，用于放大所述电信号。

8.一种应用权利要求6-7任一项所述的电磁测试装置的电磁测试方法，其特征在于，包括：

水平放置待测主板，并选择所述待测主板的待测区域；

将所述电磁测试探头放置于所述待测区域的正上方；

调整所述电磁测试探头的平板玻璃与所述待测区域平行；

获得所述电磁测试探头距所述待测区域不同距离时的电磁辐射。

9.根据权利要求8所述的电磁测试方法，其特征在于，所述调整所述电磁测试探头的平板玻璃与所述待测区域平行包括：

获取所述电磁测试探头的激光发生器产生的光线经过所述半透视镜和所述反射镜在所述待测区域上形成的第一光点和第二光点；

调整所述电磁测试探头的倾斜角度，使得从所述平板玻璃的正上方看来，所述第一光点和第二光点处于所述圆形刻度盘的圆心两侧相同的刻度时，确定所述电磁测试探头的平板玻璃与所述待测区域平行。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间通过内部总线通讯连接，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的程序指令，所述程序指令被所述处理器执行时能够实现权利要求8-9任一项所述的方法。