CN109856466A - 测量探头及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种测量探头及其测量方法，测量探头包括固定盒、电源装置、电场传感器、磁场传感器、信息处理装置和屏蔽层。电源装置设置于固定盒的内部，用于为测量探头提供电能。电场传感器用于采集低频电磁场近场的电场强度，并生成电场强度信息。磁场传感器用于采集低频电磁场近场的磁感应强度，并生成磁感应强度信息。信息处理装置用于处理电场强度信息和磁感应强度信息，并生成结果信息。屏蔽层用于避免电源装置和信息处理装置干扰电场传感器和磁场传感器。本申请提供的测量探头及其测量方法可以解决传统方案中存在的低频电磁场近场测量存在测量误差大的问题。

Description

测量探头及其测量方法

技术领域

本申请涉及电磁场测量技术领域，特别是涉及一种测量探头及其测量方法。

背景技术

低频电磁场通常指频率为1Hz-100kHz的电磁场，低频电磁场的电场和磁场是独立的，需要分别进行测量。低频电磁场的近场测量是指在贴近低频电磁场源的地方测量，由于电场强度与测试点距离电磁场源的距离成反比，因此低频电磁场的近场，场强随空间距离的变化而变化剧烈。电磁场传感器的尺寸以及探头中传感器的位置对电磁场测量的准确性影响很大。

目前常用的低频电磁场测量探头为三轴全向电场和磁场一体式悬浮型探头，同时测试低频电场与低频磁场，电场传感器通常采用双面电容极板，磁场传感器采用线圈。由于场强与测点与源的距离成反比，在测量近场时，近场区的电磁场强随距离辐射源距离变动而变化很大，探头的尺寸及探头传感器位置相对探头中心的偏离都会导致实际测量值与预期测量点位测量值存在很大的偏差。传统低频电磁场测量探头目前的结构存在的问题是，三个正交电场极板的中心是不重合的，且与探头的物理中心不重合，三个正交的磁场线圈的中心也是不重合的，因此三个正交电场极板测量的总场强为非探头中心所在处的总场强。三个电场或磁场传感器中心点处的不同方向场强合成的总场强和探头中心处的实际场强有着较大的差异，使用这种探头测量近场的准确性难以保障

因此，传统方案中低频电磁场近场测量存在测量误差大的问题。

发明内容

基于此，有必要针对传统方案中低频电磁场测量探头存在测量误差大的问题，提供一种测量探头。

一种测量探头，应用于低频电磁场近场，包括：

固定盒；

电源装置，设置于所述固定盒的内部，用于为所述测量探头提供电能；

电场传感器，每个所述电场传感器设置于所述固定盒的每个面，且六个所述电场传感器相对于所述固定盒的中心对称设置，用于采集低频电磁场近场的电场强度，并生成电场强度信息；

磁场传感器，每个所述磁场传感器设置于所述固定盒的每个面，六个所述磁场传感器相对于所述固定盒的中心对称设置，用于采集低频电磁场近场的磁感应强度，并生成磁感应强度信息；

信息处理装置，设置于所述固定盒的内部，同时与所述电场传感器和所述磁场传感器电连接和信号连接，用于处理所述电场强度信息和所述磁感应强度信息，并生成结果信息；

屏蔽层，设置于所述固定盒的内部，且所述屏蔽层里侧设置有所述电源装置和所述信息处理装置，外侧设置有所述电场传感器和所述磁场传感器，所述屏蔽层接地设置，用于避免所述电源装置和所述信息处理装置干扰所述电场传感器或所述磁场传感器。

本申请提供的测量探头包括固定盒、电源装置、电场传感器、磁场传感器、信息处理装置和屏蔽层。所述电场传感器可测量低频电磁场近场空间三个不同轴向的电场强度，并生成三个不同轴向的电场强度信息。所述磁场传感器可测量低频电磁场近场空间三个不同轴向的磁感应强度，并生成三个不同轴向的磁感应强度信息。所述电场传感器和所述磁场传感器可将所述电场强度信息和所述磁感应强度信息传输至所述信息处理装置，由所述信息处理装置对所述电场强度信息和所述磁感应强度信息进行处理后生成结果信息。所述电场传感器和所述磁场传感器的设置可以使所述结果信息为所述测量探头中心的电场强度信息和磁感应强度信息，以及所述屏蔽层的设置可以避免所述电源装置和所述信息处理装置干扰所述电场传感器或所述磁场传感器，从而保证所述测量探头在低频电磁场近场测量的数据准确性。本申请提供的所述测量探头可以解决传统方案中低频电磁场测量探头存在的测量误差大的问题。

其中一项实施例中，所述电场传感器包括：

外侧电场极板，铺设于所述固定盒的外表面，且与所述信息处理装置信号连接，用于采集低频电磁场近场的电场强度；

内侧电场极板，铺设于所述固定盒的内表面，所述内侧电场极板接地设置，且与所述信息处理装置信号连接。

其中一项实施例中，所述磁场传感器包括多匝线圈，所述多匝线圈设置于所述固定盒的内表面和外表面，以及嵌入设置于所述固定盒的内部。

其中一项实施例中，所述信息处理装置包括：

模拟电路板，设置于所述屏蔽层的里侧，用于对所述电场强度信息和所述磁感应强度信息进行处理，并生成电场与磁场的电压对应的数字信号；

数字电路板，设置于所述屏蔽层的里侧，用于将所述数字信号进行数字算法处理并输出结果信息。

其中一项实施例中，所述模拟电路板上设置有：

电场调理电路，用于对所述电场强度信息进行信号平坦化处理，并生成第一电场电压信号；

磁场调理电路，用于对所述磁感应强度信息进行信号平坦化处理，并生成第一磁场电压信号；

模拟开关，用于切换所述第一电场电压信号和所述第一磁场电压信号，并对切换后的信号进行逐一的各个轴向发送；

可变增益放大器，用于接收所述切换后的信号，并对所述切换后的信号进行增益调节，并生成第二电场电压信号和第二磁场电压信号；

抗混叠滤波器，对所述第二电场电压信号和所述第二磁场电压信号进行滤波处理，并生成近场电场电压信号和近场磁场电压信号；

模数转换器，用于将所述近场电场电压信号和所述近场磁场电压信号进行转换后生成数字信号。

其中一项实施例中，所述数字电路板上设置有：

数据处理单元，用于对所述数字信号进行处理和修正，并生成结果信息。

其中一项实施例中，所述固定盒和所述屏蔽层之间还设置有支撑杆。

一种使用所述测量探头进行测量的方法，应用于低频电磁场近场，包括：

测量近场空间三个不同轴向的电场强度，并生成电场强度信息；

同时测量近场空间三个不同轴向的磁感应强度，并生成磁感应强度信息；

对所述电场强度信息和所述磁感应强度信息进行处理，生成结果信息。

本申请提供的使用所述测量探头进行测量的方法，包括测量低频电磁场近场空间三个不同轴向的电场强度，并生成三个不同轴向的电场强度信息。以及测量低频电磁场近场空间三个不同轴向的磁感应强度，并生成三个不同轴向的磁感应强度信息。进而对所述电场强度信息和所述磁感应强度信息进行处理，生成结果信息。所述结果信息为所述测量探头中心点的电场强度信息和磁感应强度信息。本申请提供的使用所述测量探头进行测量的方法，可以解决传统方案中存在的低频电磁场近场测量存在的测量误差大的问题。

其中一项实施例中，所述对所述电场强度信息和所述磁感应强度信息进行处理，生成结果信息包括：

调节所述电场强度信息和所述磁感应强度信息，并生成近场电场电压信号和近场磁场电压信号；

将所述近场电场电压信号和所述近场磁场电压信号转换为数字信号；

对所述数字信号进行处理和修正，并输出结果信息。

其中一项实施例中，所述调节所述电场强度信息和所述磁感应强度信息，并生成近场电场电压信号和近场磁场电压信号包括：

对所述电场强度信息和所述磁感应强度信息进行信号平坦化处理，并生成第一电场电压信号和第一磁场电压信号；

对所述第一电场电压信号和所述第一磁场电压信号进行切换，并对切换后的信号进行逐一的各个轴发送；

接收所述切换后的信号，并对所述切换后的信号进行增益调节，生成第二电场电压信号和第二磁场电压信号；

对所述第二电场电压信号和所述第二磁场电压信号进行滤波处理，并生成近场电场电压信号和近场磁场电压信号。

本申请提供的所述方法，可以通过使用所述测量探头对低频电磁场近场测量点处的所述电场强度信息和所述磁感应强度信息进行信号平坦化处理、切换信号处理、增益调节、滤波处理、以及数模转换后对数字信号进行处理，生成结果信息。本申请提供的使用所述测量探头进行测量的方法可以解决传统方案中存在的低频电磁场近场测量存在测量误差大的问题。

附图说明

图1为本申请的一个实施例提供的测量探头的结构示意图。

图2为本申请的另一个实施例提供的测量探头的结构示意图。

图3为本申请的一个实施例提供的测量方法流程示意图。

图4为本申请的另一个实施例提供的测量方法流程示意图。

图5为本申请的又一个实施例提供的测量方法流程示意图。

附图标记说明：

测量探头 10

固定盒 100

电源装置 200

电场传感器 300

外侧电场极板 310

内侧电场极板 320

磁场传感器 400

信息处理装置 500

模拟电路板 510

电场调理电路 511

磁场调理电路 512

模拟开关 513

可变增益放大器 514

抗混叠滤波器 515

模数转换器 516

数字电路板 520

数据处理单元 521

控制单元 522

屏蔽层 600

支撑杆 20

充电接口 30

信息传输装置 40

具体实施方式

传统方案中针对低频电磁场近场测量存在测量值误差大的问题，因此本申请提供一种测量探头及其测量方法，以减少低频电磁场近场的电场强度和磁感应强度测量误差。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的测量探头及其测量方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参考图1，本申请提供一种测量探头10，可以应用于低频电磁场近场，包括固定盒100、电源装置200、电场传感器300、磁场传感器400、信息处理装置500和屏蔽层600。

所述固定盒100为内部中空的盒体，具体的，所述盒体可以为球状，柱状或其他形状，具体可以根据实际需要选择，本申请不做限定。优选地，所述固定盒100可以为内部中空的正方体，包括六个面。所述固定盒100上设置有多条电路，以便所述电源装置200、所述电场传感器300、所述磁场传感器400、所述信息处理装置500和所述屏蔽层600之间的电连接。优选地，所述固定盒100的每个面由PCB板(Printed circuit board，印制电路板)叠加组成，每个面所包含的所述PCB板的大小、数量和形状可以根据实际需要选择，本申请不做限定。

所述电源装置200设置于所述固定盒100的内部，用于为所述测量探头10提供电能。所述电源装置200可以选择蓄电池、锂电池、干电池或其他种类的电池，只要能为所述测量探头10提供电能即可。具体可以根据实际需要选择，本申请不做限定。所述电源装置200在所述固定盒100内部的位置可以根据实际需要选择，只要不影响所述电场传感器300和所述磁场传感器400的测量精准度即可。具体位置可以根据实际需要选择，本申请不做限定。

每个所述电场传感器300设置于所述固定盒的每个面，且六个所述电场传感器300相对于所述固定盒100的中心对称设置，用于采集低频电磁场近场的电场强度，并生成电场强度信息。所述电场传感器300用于采集低频电磁场近场在三维空间中各个轴向的电场强度，需要说明的是，所述各个轴向为互相垂直的三个轴向。所述电场传感器300可以为在所述固定盒100的内表面和外表面铺铜形成的双面电场极板。所述双面电场极板的大小和形状可以根据实际需要选择，本申请不做限定。所述电场传感器300还可以为其他可以测量电场强度的装置，只要能测得电场强度即可，本申请不做限定。

优选地，所述电场传感器300为双面电场极板。需要说明的是，一个所述电场传感器300包括设置于所述固定盒100的一个面上的所有电场极板。优选地，所述固定盒100为立方体。所述立方体包括三组面，其中，一组面包括两个相对于所述固定盒100的中心对称平行设置的两个面。所述固定盒100的一个面上设置有一个所述电场传感器300，即所述固定盒100上设置有三组所述电场传感器300，一组所述电场传感器300用于测量低频电磁场近场空间中一个轴向的电场强度。具体的，若将所述测量探头10的中心记为数学三维坐标系中的原点。则，一组所述电场传感器300中的两个所述电场传感器300相对于原点对称设置，因此两个所述电场传感器300可以测得近场低频磁场位于一个轴向的电场强度平均值。可以理解的是，所述电场传感器300也可以不设置于所述固定盒100的表面，且所述固定盒100的形状并不影响每组所述电场传感器300在三维空间中的测量方向，只要所述电场传感器300可以分别测量低频电磁场近场空间中不同轴向的电场强度即可。所述电场传感器300的数量为偶数，限定为至少六个。

每个所述磁场传感器400设置于所述固定盒100的每个面，六个所述磁场传感器400相对于所述固定盒100的中心对称设置，用于采集低频电磁场近场的磁感应强度，并生成磁感应强度信息。所述磁场传感器400的种类可以根据实际需要选择，本申请不做限定。优选地，所述磁场传感器400可以为磁场线圈，具体的，所述磁场传感器400由在所述固定盒100上多匝布线形成的线圈构成，所述线圈的匝数可以根据实际需要选择，本申请不做限定。

需要说明的是，一个所述磁场传感器400包括设置于所述固定盒100的一个面上的所有线圈。优选地，所述固定盒100为立方体，所述立方体包括三组面，其中，一组面包括两个相对于所述固定盒100的中心对称平行设置的两个面。则，所述固定盒100的一个面上设置有一个所述磁场传感器400，即所述固定盒100上设置有三组所述磁场传感器400，一组所述磁场传感器400测量低频电磁场近场空间中的一个轴向的磁感应强度。具体的，若将所述测量探头10的中心记为数学三维坐标系中的原点。则，一组所述磁场传感器400中的两个所述磁场传感器相对于原点对称设置，因此两个所述磁场传感器400可以测得近场低频磁场位于一个轴向的磁感应强度的平均值。可以理解的是，所述磁场传感器400也可以不设置于所述固定盒100的表面，且所述固定盒100的形状并不影响每组所述磁场传感器400的位置设定，只要所述磁场传感器400可以分别测量低频电磁场近场互相垂直的不同轴向的磁感应强度即可。所述磁场传感器400的数量为偶数，限定为至少六个。

所述信息处理装置500设置于所述固定盒100的内部，同时与所述电场传感器300和所述磁场传感器400电连接和信号连接，用于处理所述电场强度信息和所述磁感应强度信息，并生成结果信息。所述信息处理装置500对所述电场强度信息和所述磁感应强度信息的处理包括对所述电场强度信息和所述磁感应强度信息进行调理、放大、滤波及模数转换后进行算法处理。

优选地，所述电场传感器300为六个所述电场传感器300，分别测得三维空间中三个相互垂直轴向的所述电场强度信息。所述信息处理装置500在对所述电场强度信息进行调理、放大、滤波及模数转换后，如果将对X轴向的一对电场强度信息表示为E_x1和E_x2，将对Y轴向的一对电场强度信息表示为E_y1和E_y2，将对Z轴向的一对电场强度信息表示为E_z1和E_z2。

进而所述信息处理装置500进行算法处理。所述算法处理指的是进行下列运算程序：

所述E为低频电磁场近场测量点的电场强度，即为所述测量探头输出的电场强度的结果信息。

在本实施例中，所述磁场传感器400的数量为六个，分别测得三维空间中三个相互垂直轴向的所述磁感应强度信息。所述信息处理装置500在对所述磁感应强度信息进行调理、放大、滤波及模数转换后，如果将对X轴向的一对电场强度信息表示为H_x1和H_x2，将对Y轴向的一对电场强度信息表示为H_y1和H_y2，将对Z轴向的一对电场强度信息表示为H_z1和H_z2。

进而所述信息处理装置500进行算法处理。所述算法处理指的是进行下列运算程序：

所述H为低频电磁场近场测量点的磁感应强度，即为所述测量探头输出的磁感应强度的结果信息。

所述屏蔽层600设置于所述固定盒100的内部，且所述屏蔽层600里侧设置有所述电源装置200和所述信息处理装置500，外侧设置有所述电场传感器300和所述磁场传感器400，所述屏蔽层600接地设置，用于避免所述电源装置200和所述信号处理装置500干扰所述电场传感器300和所述磁场传感器400。所述屏蔽层600为金属屏蔽层，所述屏蔽层600具体的材料组成可以根据实际需要选择，本申请不做限定。所述屏蔽层600上只留有引线出入口，所述引线指的是所述电源装置200与所述所述电场传感器300，以及与所述所述磁场传感器400之间的连接导线。所述引线还包括所述信息处理装置500与所述电场传感器300，以及与所述磁场传感器400之间的连接导线。所述屏蔽层600的体积、形状和大小可以根据实际需要选择，只要能实现抗干扰功能即可，具体可以根据实际需要选择，本申请不做限定。

综上，本实施例提供的所述测量探头10包括所述固定盒100、所述电源装置200、所述电场传感器300、所述磁场传感器400、所述信息处理装置500和所述屏蔽层600。所述固定盒100上设置有电路，以便所述电源装置200、所述信息处理装置500分别与所述电场传感器300和所述磁场传感器400电连接和信号连接。所述电源装置200可为所述信息处理装置500提供电量。所述电场传感器300可以采集低频电磁场近场在三维空间中互相垂直的各个轴向的电场强度，并生成电场强度信息。所述磁场传感器400可以采集低频电磁场近场在三维空间中互相垂直的各个轴向的磁感应强度，并生成磁感应强度信息。所述信息处理装置500可以对所述电场强度信息和所述磁感应强度信息进行处理，并生成所述结果信息。所述结果信息即为位于测量位置时所述测量探头10中心点处的电场强度和磁感应强度。本申请提供的所述测量探头10可以解决传统方案中存在的低频电磁场近场测量存在的测量误差大的问题。

请参考图1和图2，在本申请的一个实施例中，每个所述电场传感器300包括外侧电场极板310和内侧电场极板320。所述外侧电场极板310铺设于所述固定盒100的外表面，且与所述信息处理装置500电连接和信号连接，用于采集低频电磁场近场的电场强度。所述外侧电场极板310为在所述固定盒100外表面铺铜形成的电场极板，所述外侧电场极板310的大小和形状可以根据实际需要选择，本申请不做限定。所述外侧电场极板310与所述信息处理装置500信号连接，因此可以将采集到的所述电场强度信息传输给所述信息处理装置500，由所述信息处理装置500处理后生成电场强度的结果信息。所述内侧电场极板320铺设于所述固定盒100的内表面，所述内侧电场极板320接地设置，且与所述信息处理装置500信号连接。因此所述信息处理装置500可以同时获取所述外侧电场极板310和所述内侧电场极板320所采集的电场强度信号。所述内侧电场极板320为在所述固定盒100内表面铺铜形成的电场极板，所述内侧电场极板320的大小和形状可以根据实际需要选择，本申请不做限定。

本实施例提供的所述电场传感器300包括所述外侧电场极板310和所述内侧电场极板320。所述外侧电场极板310和所述内侧电场极板320均铺设于所述固定盒100，且同时和所述信息处理装置500信号连接。因此，所述信息处理装置500可以接收到所述外侧电场极板310和所述内侧电场极板320采集到的电场强度信号，所述信息处理装置500可以更精准的测量出测量点的电场强度，减少测量过程中出现的误差。

请参考图1，在本申请的一个实施例中，所述磁场传感器400包括多匝线圈，所述多匝线圈设置于所述固定盒100的内表面和外表面，以及嵌入设置于所述固定盒100的内部。具体的，所述固定盒100的每个面由多层电路板叠加组成，每层电路板上都设置有多匝线圈。所述电路板的叠加层数可以根据实际需要选择，本申请不做限定。一个所述磁场传感器400与一个所述电场传感器300设置于所述固定盒100的一个面上。当所述电场传感器300测得低频电磁场近场一个轴向的电场强度时，位于同一平面的所述磁场传感器400可以同时测得低频电磁场近场同一个轴向的磁感应强度。所述磁场传感器400中线圈的数量可以根据实际需要选择，本申请不做限定。本实施例中，每个所述磁场传感器400与每个所述电场传感器300设置于所述固定盒100的同一个面上，因此可以使所述磁场传感器400与所述电场传感器300同时测得空间同一轴向的场强，而不会出现位置偏差。所述磁场传感器400选择多匝线圈可以使所述测量探头10的测量更加准确，从而减少测量误差。

请参考图1和图2，在本申请的一个实施例中，所述信息处理装置500包括模拟电路板510和数字电路板520。

所述模拟电路板510设置于所述屏蔽层600的里侧，用于对所述电场强度信息和所述磁感应强度信息进行处理，并生成电场和磁场的电压对应的数字信号。具体的，所述模拟电路板510上设置有电场调理电路511、磁场调理电路512、模拟开关513、可变增益放大器514、抗混叠滤波器515和模数转换器516。

所述电场调理电路511用于对电场强度信息进行信息平坦化处理，并生成第一电场电压信号。所述电场调理电路511相当于一个积分电路，用来平衡所述电场传感器300在采集电场强度过程中由于频率范围带来的信号不平坦的问题。可以理解的是，所述测量探头10包括有十二个电场极板，其中所述外侧电场极板310和所述内侧电场极板320各为六个。所述第一电场电压信号包括十二个电场极板中每个电场极板所采集到的电场电压信号。

所述磁场调理电路512用于对磁感应强度信息进行信号平坦化处理，并生成第一磁场电压信号。所述磁场调理电路512相当于一个微分电路，用来平衡所述磁场传感器400在采集磁感应强度过程中由于频率范围带来的信号不平坦的问题。可以理解的是，所述测量探头10包括六个所述磁场传感器400，所述第一磁场电压信号包括六个所述磁场传感器400中每个所述磁场传感器400所采集到的磁场电压信号。

所述模拟开关513用于切换所述电场传感器300和所述磁场传感器400所采集的信号，并对切换后的信号进行逐一的各个轴向发送。所述模拟开关513的种类可以根据实际需要选择，本申请不做限定。所述可变增益放大器514用于接收所述切换后的信号，并对所述切换后的信号进行增益调节，并生成第二电场电压信号和第二磁场电压信号。所述可变增益放大器514使得所述第二电场电压信号和所述第二磁场电压信号更能适应所述数字电路板520对信号的处理程序。所述可变增益放大器514的种类可以根据实际需要选择，本申请不做限定。所述抗混叠滤波器515对所述第二电场电压信号和所述第二磁场电压信号进行滤波处理，并生成近场电场电压信号和近场磁场电压信号。所述抗混叠滤波器515通常是一个低通滤波器，具体可以根据实际需要选择，本申请不做限定。所述抗混叠滤波器515的作用为使得信号更加纯净，便于所述数字电路板520进行精确的数据采集。所述模数转换器516用于将所述近场电场电压信号和所述近场磁场电压信号进行转换后生成数字信号。所述模数转换器516为十六位模数转换器，具体可以根据实际需要选择，本申请不做限定。

所述数字电路板520设置于所述屏蔽层600的里侧，用于将所述数字信号进行数字算法处理并输出结果信息。所述数字信号指的是所述电场与磁场的AD采样数据。具体的，所述数字电路板520上设置有数据处理单元521。所述数据处理单元521用于对所述数字信号进行处理和修正，并生成结果信息。所述数据处理单元521对所述数字信号的处理过程如下：

如果将对X轴向的一对电场强度信息表示为E_x1和E_x2，将对Y轴向的一对电场强度信息表示为E_y1和E_y2，将对Z轴向的一对电场强度信息表示为E_z1和E_z2。进而所述数据处理单元521进行算法处理。所述算法处理指的是进行下列运算程序：

所述E为低频电磁场近场测量点的电场强度，即为所述测量探头输出的电场强度的结果信息。

如果将对X轴向的一对电场强度信息表示为H_x1和H_x2，将对Y轴向的一对电场强度信息表示为H_y1和H_y2，将对Z轴向的一对电场强度信息表示为H_z1和H_z2。

进而所述数字处理单元522进行算法处理。所述算法处理指的是进行下列运算程序：

所述H为低频电磁场近场测量点的磁感应强度，即为所述测量探头输出的磁感应强度的结果信息。

综上，本实施例提供的所述信息处理装置500包括所述模拟电路板510和所述数字电路板520。所述模拟电路板510包括所述电场调理电路511、所述磁场调理电路512、所述模拟开关513、所述可变增益放大器514、所述抗混叠滤波器515和所述模数转换器516。所述数字电路板520包括数据处理单元521。所述电场调理电路511、所述磁场调理电路512、所述模拟开关513、所述可变增益放大器514以及所述抗混叠滤波器515可以使所述电场强度信息和所述磁感应强度信息更纯净和稳定，便于所述模数转换器516将模拟信号转换为数字信号，从而便于所述数据处理单元521进行准确运算。本实施例提供的所述信息处理装置500可以准确运算出低频电磁场近场的电场强度和磁感应强度，从而提高所述测量探头10的测量准确度。

请参考图1至图2，在本申请的一个实施例中，所述固定盒100和所述屏蔽层600之间还设置有支撑杆20。所述支撑杆20用于防止所述磁场传感器400和所述屏蔽层600接触。可以理解的是，因所述电场传感器300和所述磁场传感器400设置于所述固定盒100的同一个面上，因此所述支撑杆20的设计也可以避免所述电场传感器300和所述屏蔽层600接触。所述支撑杆20的材料可以根据实际需要选择，所述支撑杆20的形状可以选择如螺柱或其他形状，本申请不做限定。所述支撑杆20可以将所述屏蔽层600固定于所述固定盒100中，可以提高所述测量探头10的结构稳定性。所述支撑杆20为金属材料时需接地设置，所述接地设置即指所述支撑杆20与地面电性连接设置。

所述支撑杆20可以使得所述磁场传感器400与所述屏蔽层600之间保持一定的距离，如1cm的距离，以避免所述磁场传感器400受到所述屏蔽层600的接地设置的影响而导致测量误差。所述支撑杆20的设计可以提高所述电场传感器300和所述磁场传感器400的测量准确性，以及保证所述屏蔽层600和所述屏蔽层600内设置的所述信息处理装置500正常运行，不受干扰。

请参考图2，在本申请的一个实施例中，所述数字电路板520上还设置有控制单元522，所述控制单元522用于控制所述模拟开关513以及所述可变增益放大器514运作。具体的，所述控制单元522可以根据测试时间控制所述模拟开关513的运作，例如，控制所述模拟开关513进行信号的切换，如切换为电场模式，以便获取测量点的电场强度信息，或切换为磁场模式，以便获取测量点的磁感应强度信息。所述控制单元522还可以根据所述数字信号控制所述可变增益放大器514运作，具体的，操作人员可以通过所述控制单元522控制所述可变增益放大器514对信号的放大程度。在本实施例中，所述控制单元522的设计可以增加所述测量探头10的使用灵活性，便于操作人员对所述测量探头10进行操控，增强了所述测量探头10的实用性。

请参考图2，在本申请的一个实施例中，所述电场传感器300和所述磁场传感器400还连接有充电接口30。所述充电接口30用于电连接所述电源装置200，以便所述电源装置200为所述电场传感器300和所述磁场传感器400提供电能。

所述充电接口30可以设置于所述屏蔽层600上，也可以设置于所述屏蔽层600的外部或里侧，只在所述屏蔽层600上留有引线的进出孔即可。所述充电接口30的类型可以根据实际需要选择，只要能实现所述电源装置200为所述电场传感器300和所述磁场传感器400提供电能即可，本申请不做限定。

请参考图2，在本申请的一个实施例中，所述测量探头10上还设置有信息传输装置40，所述信息传输装置40与所述信息处理装置500电连接和信号连接，用于将所述结果信息传输至终端设备。具体的，所述信息传输装置40设置在所述屏蔽层600上，且与所述数据处理单元521电连接和信号连接。因此，所述信息传输装置40可以从所述数据处理单元521获取所述结果信息，并将所述结果信息传输至终端设备。所述信息传输装置40可以为微型天线、光纤或其他信息传输装置，只要能实现信息传输功能即可，具体可以根据实际情况选择，本申请不做限定。本实施例提供的所述信息传输装置40可以便于工作人员对所述结果信息检查和监测，还可便于工作人员及时发现所述测量探头10是否发生故障，或低频电磁场近场的测量点处是否出现异常。因此所述信息传输装置40的设置可以提高所述测量探头10的安全保障，增加所述测量探头10的实用性。

综上，本申请提供的所述电场传感器300包括所述外侧电场极板310和所述内侧电场极板320，所述磁场传感器400包括多匝线圈。所述电场传感器300和所述磁场传感器400可以准确采集低频电磁场近场的电场强度信息和磁感应强度信息。所述信息处理装置500包括所述模拟电路板510和所述数字电路板520。所述模拟电路板510又包括所述电场调理电路511、所述磁场调理电路512、所述模拟开关513、所述可变增益放大器514、所述抗混叠滤波器515和所述模数转换器516。所述数字电路板520又包括所述数据处理单元521。因此所述电场强度信息和所述磁感应强度信息经过平坦化处理、信号切换和发送、增益调节、滤波处理后由所述模数转换器516转换为数字信号，并由所述数据处理单元521对所述数字信号进行处理和修正，从而生成结果信息。所述结果信息即为低频电磁场近场测量点的电场强度和磁感应强度。本申请提供的所述测量探头10上还设置有控制单元522和信息传输装置40，所述控制单元522可控制所述模拟电路板510运行，所述信息传输装置40可以将所述数据处理单元521生成的所述结果信息发送至终端，方便操作人员进行查看。综上，本申请提供的所述测量探头10可以准确测得低频电磁场近场的电场强度和磁感应强度，解决传统方案中存在的低频电磁场近场测量存在的误差大的问题。

请参考图3，本申请的一个实施例还提供一种使用所述测量探头10进行测量的方法，所述方法应用于低频电磁场近场，包括：

S100，测量近场空间三个不同轴向的电场强度，并生成电场强度信息；

S200，测量近场空间三个不同轴向的磁感应强度，并生成磁感应强度信息；

S300，对所述电场强度信息和所述磁感应强度信息进行处理，生成结果信息。

所述S100即利用所述电场传感器300采集低频电磁场附近的电场强度，并生成电场强度信息。所述S200即利用所述磁场传感器400采集低频电磁场附近的磁感应强度，并生成磁感应强度信息。所述S300即利用所述信息处理装置500对所述电场强度信息和所述磁感应强度信息进行处理，并生成结果信息。本实施例提供的使用所述测量探头10进行测量的方法中，所述电场传感器300和所述磁场传感器400设置于所述固定盒100的同一面，可同时对低频电磁场近场空间三个不同轴向的所述电场强度信息和所述磁感应强度信息进行测量。且所述电源装置200和所述信息处理装置500不会干扰所述电场传感器300和所述磁场传感器400的正常运行，因此能准确测得低频电磁场近场的电场强度和磁感应强度。本实施例提供的所述方法可以解决传统方案中存在的低频电磁场近场测量存在的测量误差大的问题。

请参考图4和图5，在本申请的一个实施例中，所述S300包括：

S310，调节所述电场强度信息和所述磁感应强度信息，并生成近场电场电压信号和近场磁场电压信号；

S320，将所述近场电场电压信号和所述近场磁场电压信号转换为数字信号；

S330，对所述数字信号进行处理和修正，并输出结果信息。

其中，所述S310包括：

S311，对所述电场强度信息进行信号平坦化处理，并生成第一电场电压信号；

S312，对所述第一电场电压信号和所述第一磁场电压信号进行切换，并对切换后的信号进行逐一的各个轴发送；

S313，接收所述切换后的信号，并对所述切换后的信号进行增益调节，生成第二电场电压信号和第二磁场电压信号；

S314，对所述第二电场电压信号和所述第二磁场电压信号进行滤波处理，并生成近场电场电压信号和近场磁场电压信号。

在所述S310中，所述S311即为通过所述电场调理电路511对所述电场强度信息进行信号平坦化处理，并生成第一电场电压信号。所述电场调理电路511相当于一个积分电路，用来平衡所述电场传感器300在采集电场强度过程中由于频率范围带来的信号不平坦的问题。所述测量探头10包括有十二个电场极板，其中所述外侧电场极板310和所述内侧电场极板320各为六个。所述第一电场电压信号包括十二个电场极板中每个电场极板所采集到的电场电压信号。

所述S321即为通过所述模拟开关513切换所述电场传感器300所采集的信号，并对切换后的信号进行逐一的各个轴向发送。操作人员可以通过所述控制单元522控制所述模拟开关513进行信号的切换。

所述S313即为通过所述可变增益放大器514接收所述切换后的信号，并对所述切换后的信号进行增益调节，并生成第二电场电压信号。使得所述第二电场电压信号和所述第二磁场电压信号更能适应所述数字电路板520对信号的处理程序。

所述S314即为通过所述抗混叠滤波器515对所述第二电场电压信号和所述第二磁场电压信号进行滤波处理，并生成近场电场电压信号和近场磁场电压信号。所述S314可以使得信号更加纯净，便于所述数字电路板520进行精确的数据采集。

所述S320即为通过所述模数转换器516将所述近场电场电压信号和所述近场磁场电压信号进行转换后生成数字信号。所述S330即为通过所述数据处理单元521对所述数字信号进行处理和修正，并生成结果信息。

本实施例提供的方法包括所述S310，调节所述电场强度信息和所述磁感应强度信息，并生成近场电场电压信号和近场磁场电压信号；所述S320，将所述近场电场电压信号和所述近场磁场电压信号转换为数字信号；以及所述S330，对所述数字信号进行处理和修正，并输出结果信息。所述方法可以对所述电场传感器300测得的所述电场强度信息进行平坦化处理、逐一发送、增益调节和滤波处理，进而进行模数转换和数据计算处理，使得所述测量探头10测得的低频电磁场近场的电场强度数据更为准确，误差更小。

综上所述，本申请提供的测量探头及其测量方法可以解决传统方案中低频电磁场近场测量存在误差大的问题。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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

Claims (10)

1.一种测量探头，可以应用于低频电磁场近场，其特征在于，包括：

固定盒(100)；

电源装置(200)，设置于所述固定盒(100)的内部，用于为所述测量探头(10)提供电能；

电场传感器(300)，每个所述电场传感器(300)设置于所述固定盒(100)的每个面，且六个所述电场传感器(300)相对于所述固定盒(100)的中心对称设置，用于采集低频电磁场近场的电场强度，并生成电场强度信息；

磁场传感器(400)，每个所述磁场传感器(400)设置于所述固定盒(100)的每个面，六个所述磁场传感器(400)相对于所述固定盒(100)的中心对称设置，用于采集低频电磁场近场的磁感应强度，并生成磁感应强度信息；

信息处理装置(500)，设置于所述固定盒(100)的内部，同时与所述电场传感器(300)和所述磁场传感器(400)电连接和信号连接，用于处理所述电场强度信息和所述磁感应强度信息，并生成结果信息；

屏蔽层(600)，设置于所述固定盒(100)的内部，且所述屏蔽层(600)里侧设置有所述电源装置(200)和所述信息处理装置(500)，外侧设置有所述电场传感器(300)和所述磁场传感器(400)，所述屏蔽层(600)接地设置，用于避免所述电源装置(200)和所述信息处理装置(500)干扰所述电场传感器(300)或所述磁场传感器(400)。

2.如权利要求1所述的测量探头，其特征在于，所述电场传感器(300)包括：

外侧电场极板(310)，铺设于所述固定盒(100)的外表面，且与所述信息处理装置(500)信号连接，用于采集低频电磁场近场的电场强度；

内侧电场极板(320)，铺设于所述固定盒(100)的内表面，所述内侧电场极板(320)接地设置，且与所述信息处理装置(500)信号连接。

3.如权利要求2所述的测量探头，其特征在于，所述磁场传感器(400)包括多匝线圈，所述多匝线圈设置于所述固定盒(100)的内表面和外表面，以及嵌入设置于所述固定盒(100)的内部。

4.如权利要求1所述的测量探头，其特征在于，所述信息处理装置(500)包括：

模拟电路板(510)，设置于所述屏蔽层(600)的里侧，用于对所述电场强度信息和所述磁感应强度信息进行处理，并生成电场与磁场的电压对应的数字信号；

数字电路板(520)，设置于所述屏蔽层(600)的里侧，用于将所述数字信号进行数字算法处理并输出结果信息。

5.如权利要求4所述的测量探头，其特征在于，所述模拟电路板(510)上设置有：

电场调理电路(511)，用于对所述电场强度信息进行信号平坦化处理，并生成第一电场电压信号；

磁场调理电路(512)，用于对所述磁感应强度信息进行信号平坦化处理，并生成第一磁场电压信号；

模拟开关(513)，用于切换所述第一电场电压信号和所述第一磁场电压信号，并对切换后的信号进行逐一的各个轴向发送；

可变增益放大器(514)，用于接收所述切换后的信号，并对所述切换后的信号进行增益调节，并生成第二电场电压信号和第二磁场电压信号；

抗混叠滤波器(515)，对所述第二电场电压信号和所述第二磁场电压信号进行滤波处理，并生成近场电场电压信号和近场磁场电压信号；

模数转换器(516)，用于将所述近场电场电压信号和所述近场磁场电压信号进行转换后生成数字信号。

6.如权利要求5所述的测量探头，其特征在于，所述数字电路板(520)上设置有：

数据处理单元(521)，用于对所述数字信号进行处理和修正，并生成结果信息。

7.如权利要求1所述的测量探头，其特征在于，所述固定盒(100)和所述屏蔽层(600)之间还设置有支撑杆(20)。

8.一种使用如权利要求1所述的测量探头进行测量的方法，应用于低频电磁场近场，其特征在于，包括：

测量近场空间三个不同轴向的电场强度，并生成电场强度信息；

同时测量近场空间三个不同轴向的磁感应强度，并生成磁感应强度信息；

对所述电场强度信息和所述磁感应强度信息进行处理，生成结果信息。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对所述电场强度信息和所述磁感应强度信息进行处理，生成结果信息包括：

调节所述电场强度信息和所述磁感应强度信息，并生成近场电场电压信号和近场磁场电压信号；

将所述近场电场电压信号和所述近场磁场电压信号转换为数字信号；

对所述数字信号进行处理和修正，并输出结果信息。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述调节所述电场强度信息和所述磁感应强度信息，并生成近场电场电压信号和近场磁场电压信号包括：

对所述电场强度信息和所述磁感应强度信息进行信号平坦化处理，并生成第一电场电压信号和第一磁场电压信号；

对所述第一电场电压信号和所述第一磁场电压信号进行切换，并对切换后的信号进行逐一的各个轴发送；

接收所述切换后的信号，并对所述切换后的信号进行增益调节，生成第二电场电压信号和第二磁场电压信号；

对所述第二电场电压信号和所述第二磁场电压信号进行滤波处理，并生成近场电场电压信号和近场磁场电压信号。