CN108761215A - 一种电磁辐射检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种电磁辐射检测系统及检测方法，该电磁辐射检测系统包括：接收天线、频谱分析仪和电缆组件；接收天线通过电缆组件与频谱分析仪连接；接收天线用于接收安检仪工作时预设区域的电磁辐射信号；频谱分析仪用于分析该电磁辐射信号，以得到电磁辐射信号的信号参数，以根据信号参数和接收天线的参数计算安检仪的电磁辐射功率密度。通过上述方式，本申请能够提高安检仪电磁辐射检测的精度。

Description

一种电磁辐射检测系统及检测方法

技术领域

本申请涉及安检设备技术领域，特别是涉及一种电磁辐射检测系统及检测方法。

背景技术

现有电磁辐射的检测设备，利用传感器探头感测环境中的电磁信号，经过信号处理后得到环境中的电磁辐射功率密度。然而，由于毫米波人体安检仪中发射的毫米波或太赫兹波辐射非常小，现有的电磁辐射检测设备的精度不够高，无法准确测量出毫米波人体安检仪的电磁辐射。

发明内容

本申请主要提供一种电磁辐射检测系统及检测方法，能够提高毫米波人体安检仪的电磁辐射检测精度。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种电磁辐射检测系统，包括：接收天线、频谱分析仪和电缆组件；接收天线通过电缆组件与频谱分析仪连接；接收天线用于接收安检仪工作时预设区域的电磁辐射信号；频谱分析仪用于分析电磁辐射信号的信号参数，以根据信号参数和接收天线的参数计算安检仪的电磁辐射功率密度。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种电磁辐射检测方法，应用于如上所述的电磁辐射检测系统，该方法包括：接收安检仪工作时预设区域的电磁辐射信号；分析电磁辐射信号的信号参数；以该信号参数和接收天线的参数为已知参数计算安检仪的电磁辐射功率密度。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请的部分实施例中，电磁辐射检测系统利用接收天线接收安检仪工作时预设区域的电磁辐射信号后，利用频谱分析仪分析电磁辐射信号的时域信号参数，以根据时域信号参数和接收天线的参数计算安检仪的电磁辐射功率密度，由于频谱分析仪的精度较高，可以获取功率较小的电磁辐射信号的信号参数，最终提高计算出的电磁辐射功率密度的精度。

附图说明

图1是本申请电磁辐射检测系统第一实施例的结构示意图；

图2是本申请电磁辐射检测系统第一实施例的应用场景示意图；

图3是本申请电磁辐射检测系统第二实施例的结构示意图；

图4是本申请电磁辐射检测系统第二实施例的应用场景示意图；

图5是本申请电磁辐射检测系统第二实施例中拆除频谱分析仪，直接连接矢量网络分析仪检测电缆组件插入损耗的场景示意图；

图6是本申请电磁辐射检测方法一实施例的流程示意图；

图7是图6中步骤S16的具体流程示意图；

图8是图6中步骤S14之后的具体流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，本申请电磁辐射检测系统第一实施例中，电磁辐射检测系统10包括：接收天线101、频谱分析仪102和电缆组件103。该接收天线101通过电缆组件103与频谱分析仪102连接。

该接收天线101用于接收安检仪工作时预设区域的电磁辐射信号。该频谱分析仪102用于分析该电磁辐射信号的信号参数，以根据该信号参数和接收天线101的参数计算安检仪的电磁辐射功率密度。

可选地，结合图2所示，本实施例中该电磁辐射检测系统10还可以包括：人体安检仪300。

其中，该安检仪300是毫米波/太赫兹人体安检仪，其工作时向人体发射毫米波/太赫兹波，由于毫米波/太赫兹波的光子能量低，频率为1THz的光子能量只有约4毫电子伏特，仅为X射线所携带能量的百万分之一，其电磁辐射功率较小，采用普通的电磁辐射检测仪器精度太低，检测的电磁辐射不够准确，因此，本实施例中采用精度较高的频谱分析仪进行检测，可以检测功率较小的信号，从而提高检测精度。

该预设区域是安检仪300中人体站立的区域，例如，该安检仪300具有环绕人体检测区域的内外两层玻璃时，接收天线101的天线口面与安检仪300内玻璃相距第一预设距离且与安检仪300底部人体站立时脚底位置相距第二预设距离的区域，即为该预设区域。其中，该第一预设距离和第二预设距离是根据实际检测需求设定的，例如，第一预设距离可以是30cm、40cm和50cm中的一个，第二预设距离可以是50cm、100cm和135cm中的一个。

该接收天线101是可以接收毫米波/太赫兹波的天线，例如工作频段为26GHz～40GHz的喇叭天线或阵列天线等，该接收天线101的参数增益可以是根据检测需求设置，例如10dB、15dB、20dB或25dB等，该增益可以根据不同检测需求设置，例如在不同检测频点采用不同增益的天线，此处不做具体限定。

该电缆组件103是传输电信号的线缆，例如同轴电缆等。该电缆组件103的长度可以根据不同检测产品或者场地布置进行调整，其型号也可以根据检测频段需求进行选择，此处不做具体限定。

该频谱分析仪102是研究电信号频谱结构的仪器，例如扫描调谐频谱分析仪，本实施例中，该频谱分析仪是可以分析毫米波对应频段或太赫兹频段的信号的仪器，其具体参数配置可以根据实际检测需求设置，此处不做具体限定。

具体地，在一个应用例中，如图2所示，检测人体安检仪300的电磁辐射时，可以将该接收天线101(如标准增益的喇叭天线)设置于该人体安检仪300内部的预设区域A，其中该预设区域A可以是天线口面与安检仪300内玻璃距离30cm、40cm或50cm，且该接收天线101底部与人体站立时脚底位置的距离50cm、100cm或135cm的区域。开启该人体安检仪300进行扫描时，该人体安检仪300的发射天线会发射电磁波(毫米波/太赫兹波)，设置于该预设区域A的接收天线101可以接收到该电磁波，转化为电磁辐射信号后，通过电缆组件103(如长度为1.5m的2.92mm同轴电缆)的传输，可以被频谱分析仪102接收，频谱分析仪102会分析接收到的该电磁辐射信号，并获取该电磁辐射信号的信号参数。例如，当该频谱分析仪102设置为时域模式时，其在单个频点的带宽为0Hz，中频带宽可以为8MHz，扫描时间可以设置是5s，则该频谱分析仪102可以分析并显示该电磁辐射信号在不同频点时的时域信号峰值，即该电磁辐射信号在每个频点的功率值，例如在29.12GHz、31.12GHz、33.12GHz、35.12GHz、37.12GHz和38.12GHz等多个频点的时域信号峰值。根据该时域信号峰值和该接收天线101的参数(如增益)，可以利用如下公式(1)计算该人体安检仪300的电磁辐射功率密度：

其中，q为单位电磁辐射功率密度，P为接收天线101接收的该电磁辐射信号的功率值，A为接收天线101的有效探测面积。

该接收天线101的有效探测面积A可以利用如下公式(2)计算得到：

其中，A为接收天线101的有效探测面积，λ为该电磁辐射信号的功率值所在的频点对应的波长，G为当前频点下该接收天线101的增益。

可选地，如图2所示，该电磁辐射检测系统20还可以包括：处理设备105，该处理设备105连接频谱分析仪102，用于获取该电磁辐射信号的信号参数，并计算其电磁辐射功率密度。

其中，该处理设备105是具有通信及计算功能的设备，例如手机、电脑、平板、服务器等，也可以是集成与上述设备中的部分元件，例如信号处理芯片等。

具体地，在上述应用例中，该处理设备105可以获取频谱分析仪102分析得到的电磁辐射信号的时域信号峰值，然后利用如上公式(1)和(2)计算得到该电磁辐射信号的单位电磁辐射功率密度。

通过上述检测过程，可以分析得到该人体安检仪所产生的电磁辐射信号的单位电磁辐射功率密度，并且由于该频谱分析仪的精度较高，可以分析功率较小的电磁辐射信号，获取其信号参数，最终提高检测得到的单位电磁辐射功率密度精度。

在其他实施例中，为了进一步提高检测准确度，该电磁辐射检测系统还可以将该电缆组件的插入损耗补偿到该电磁辐射信号的功率值。

具体如图3所示，本申请电磁辐射检测系统第二实施例中，该电磁辐射检测系统20包括：接收天线101、频谱分析仪102、电缆组件103和矢量网络分析仪104。该接收天线101通过电缆组件103与频谱分析仪102连接，该矢量网络分析仪104与电缆组件103连接。

该接收天线101用于接收安检仪工作时预设区域的电磁辐射信号。该频谱分析仪102用于获取该电磁辐射信号的信号参数。

该矢量网络分析仪104用于获取电缆组件103的插入损耗，以利用该插入损耗补偿该电磁辐射信号的信号参数，以根据补偿后的信号参数和接收天线101的参数计算安检仪的电磁辐射功率密度。

可选地，本实施例中该电磁辐射检测系统20还可以包括：人体安检仪300。该人体安检仪300是毫米波/太赫兹人体安检仪，其工作时向人体发射毫米波/太赫兹波。

具体地，在一个应用例中，如图4所示，检测人体安检仪300的电磁辐射时，可以将该接收天线101(如标准增益的喇叭天线)设置于该人体安检仪300内部的预设区域，开启该人体安检仪300进行扫描时，该人体安检仪300的发射天线会发射电磁波(毫米波/太赫兹波)，设置于该预设区域的接收天线101可以接收到该电磁波，转化为电磁辐射信号后，通过电缆组件103的传输，可以被频谱分析仪102接收，频谱分析仪102会分析接收到的该电磁辐射信号，并获取该电磁辐射信号的信号参数，例如多个检测频点的时域信号峰值。然后，该矢量网络分析仪104可以对检测后的电缆组件103进行测试，获得多个检测频点中每个频点对应的插入损耗。根据该插入损耗，可以补偿该电磁辐射信号的时域信号峰值，得到补偿后的时域信号峰值，进而可以根据该补偿后的时域信号峰值和该接收天线101的参数(如增益)，同样利用如上公式(1)和(2)可以计算得到该电磁辐射信号的单位电磁辐射功率密度。其中，检测该电缆组件103的插入损耗时，只需要采用该矢量网络分析仪104，此时，该频谱分析仪102不工作，或者如图5所示，可以直接拆除该频谱分析仪102，只使用矢量网络分析仪104进行检测。

可选地，如图4所示，该电磁辐射检测系统20还可以包括：处理设备106，该处理设备106分别连接频谱分析仪102和矢量网络分析仪104，用于获取该电磁辐射信号的信号参数和插入损耗，利用该插入损耗补偿该信号参数，并利用补偿后的信号参数计算电磁辐射功率密度。

其中，该处理设备106是具有通信及计算功能的设备，例如手机、电脑、平板、服务器等，也可以是集成与上述设备中的部分元件，例如信号处理芯片等。

具体地，在上述应用例中，该处理设备106可以获取频谱分析仪102分析得到的电磁辐射信号的时域信号峰值，以及该矢量网络分析仪104分析得到的该电缆组件103的插入损耗，然后利用该插入损耗补偿该时域信号峰值，得到补偿后的时域信号峰值后，利用如上公式(1)和(2)计算得到该电磁辐射信号的单位电磁辐射功率密度。

通过上述检测过程，由于该频谱分析仪的精度较高，可以分析功率较小的电磁辐射信号，获取其信号参数，最终提高检测得到的单位电磁辐射功率密度精度，同时还考虑到电缆组件对信号的损耗，通过矢量网络分析仪获取电缆组件的插入损耗，对信号参数进行补偿，利用补偿后的信号参数计算得到该单位电磁辐射功率密度精度，从而进一步提高检测准确度。

如图6所示，本申请还提出一种电磁辐射检测方法，该方法应用于如本申请电磁辐射检测系统第一或第二实施例所提供的系统。本实施例中，该方法包括：

S12：利用接收天线接收安检仪工作时预设区域的电磁辐射信号。

S14：利用频谱分析仪分析该电磁辐射信号，以得到该电磁辐射信号的信号参数。

S16：以该信号参数和接收天线的参数为已知参数计算安检仪的电磁辐射功率密度。

可选地，如图7所示，步骤S16具体包括：

S161：以该信号参数和接收天线的参数为已知参数，利用公式(1)计算安检仪的电磁辐射功率密度。

进一步地，步骤S161之前，包括：

S160：利用公式(2)计算该接收天线的有效探测面积。

可选地，如图7所示，步骤S14之后，还包括：

S151：利用矢量网络分析仪获取电缆组件的插入损耗。

S152：利用该插入损耗补偿该电磁辐射信号的信号参数。

进一步地，如图8所示，步骤S16包括：

S162：以补偿后的该信号参数和接收天线的参数为已知参数计算安检仪的电磁辐射功率密度。

本实施例中，利用接收天线接收安检仪工作时预设区域的电磁辐射信号后，利用频谱分析仪分析该电磁辐射信号，并得到该电磁辐射信号的时域信号参数，以根据时域信号参数和接收天线的参数计算安检仪的电磁辐射功率密度，由于频谱分析仪的精度较高，可以获取功率较小的电磁辐射信号的信号参数，最终提高计算出的电磁辐射功率密度的精度。此外，本实施例中还进一步考虑到电缆组件对信号的衰减，利用矢量网络分析仪检测得到采用的电缆组件的插入损耗后，将其补偿到该电磁辐射信号的信号参数，最终使得利用该补偿后的信号参数和接收天线的参数计算得到的电磁辐射功率密度准确度更高。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电磁辐射检测系统，其特征在于，包括：接收天线、频谱分析仪和电缆组件；

所述接收天线通过所述电缆组件与所述频谱分析仪连接；所述接收天线用于接收安检仪工作时预设区域的电磁辐射信号；所述频谱分析仪用于分析所述电磁辐射信号的信号参数，以根据所述信号参数和所述接收天线的参数计算所述安检仪的电磁辐射功率密度。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：矢量网络分析仪，所述矢量网络分析仪与所述电缆组件连接，用于获取所述电缆组件的插入损耗，以利用所述插入损耗补偿所述信号参数。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：处理设备，所述处理设备连接所述频谱分析仪，用于获取所述信号参数，并计算所述电磁辐射功率密度。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，进一步包括：处理设备，所述处理设备分别连接所述频谱分析仪和所述矢量网络分析仪，用于获取所述信号参数和所述插入损耗，利用所述插入损耗补偿所述信号参数，并利用补偿后的信号参数计算所述电磁辐射功率密度。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号参数包括所述电磁辐射信号在预设频点处的时域信号峰值。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收天线是标准增益喇叭天线。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电缆组件是长度同轴电缆。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预设区域是所述接收天线的天线口面与所述安检仪内玻璃相距第一预设距离且与所述安检仪底部人体站立时脚底位置相距第二预设距离的区域。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：安检仪，所述安检仪用于发射所述电磁辐射信号以对目标进行异物检测。

10.一种电磁辐射检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9任一项所述的电磁辐射检测系统，所述方法包括：

利用接收天线接收安检仪工作时预设区域的电磁辐射信号；

利用频谱分析仪分析所述电磁辐射信号，并得到所述电磁辐射信号的信号参数；

以所述信号参数和所述接收天线的参数为已知参数计算所述安检仪的电磁辐射功率密度。