CN110673076B - 脉冲电场测量系统的频率响应标定装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脉冲电场测量系统的频率响应标定装置及方法，装置包括金属罩、金属平板；金属罩罩于脉冲电场测量系统中传感器的天线的上方，金属平板置于金属罩内部且与金属罩绝缘，外部输入信号加载在金属平板上。方法包括：将频率响应标定装置罩于脉冲电场测量系统的天线上方；外接信号源注入幅度固定不变、频率可调的正弦波小信号；调节注入信号的频率，并记录脉冲电场测量系统输出的幅值；判断幅值最大值与最小值之比是否在预设阈值范围内，若是，输出两个值分别对应的频率构成的频率范围，反之剔除两个值对应的频率继续判断直至获得脉冲电场测量系统正常工作的频率范围。本发明装置及方法，操作简便、稳定性好、安全系数高、性价比高，具有广泛的应用前景。

Description

脉冲电场测量系统的频率响应标定装置及方法
技术领域
本发明属于脉冲电场测量领域，特别涉及一种脉冲电场测量系统的频率响应标定装置及方法。
背景技术
当今世界处在信息化、智能化的浪潮之中，电子产品在各个领域的应用广泛性以及重要性也日趋增加，由此带来了电磁环境复杂，电磁干扰等问题。对电磁场相关的物理现象进行数据化的分析是解决电磁干扰等问题的重要前提。脉冲电场测量在研究电磁场现象过程中经常遇到。
在脉冲电场测量中，必须知道脉冲电场测量系统的灵敏系数及其频率响应等性能。当其性能满足要求时才可以使用，其灵敏系数可以由能产生脉冲电场的有界波模拟器来标定，但无法标定其频率响应，虽然可以使用TEM室或GTEM室标定脉冲电场测量系统的频率响应，但当脉冲电场测量系统的灵敏度较低时，要求能产生幅度很高的频率可调正弦信号源往往无法实现。可以产生脉冲电场的设备一般体积都比较大，且一般是高电压设备，使用过程中容易发生触电危险，其产生的脉冲电场容易对操作人员造成辐射，长期使用有可能会影响操作人员的健康情况。此外，因为传感器本身的物理尺寸相对于脉冲电场发生装置不可忽视，将脉冲电场测量系统放置在脉冲电场发生装置中时，测量所得结果会有一定误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有操作简便、稳定性好、安全系数高、性价比高等特点的脉冲电场测量系统的频率响应标定装置及方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种脉冲电场测量系统的频率响应标定装置，包括：金属罩、金属平板；金属罩罩于脉冲电场测量系统中传感器的天线的上方形成电磁密闭空间，金属平板置于金属罩内部且与金属罩绝缘，外部输入信号加载在金属平板上，用于在所述密闭空间中形成稳定的电场。
一种脉冲电场测量系统的频率响应标定方法，包括以下步骤：
步骤1、将棒状单极子电场天线连接在脉冲电场测量系统的光发射机上，并将脉冲电场测量系统的频率响应标定装置罩在所述棒状单极子电场天线的上方；
步骤2、通过外接信号源向脉冲电场测量系统的频率响应标定装置注入幅度固定不变、频率fi可调的正弦波小信号ui(t)；
步骤3、将频率fi分别自定义调节为f1、f2、f3…，获取各频率对应的脉冲电场测量系统的输出幅值Ar1、Ar2、Ar3…；
步骤4、求取输出幅值最大值与最小值之比，判断该比值是否在预设阈值范围内，若是，则所述幅值最大值、最小值分别对应的频率构成的频率范围即为脉冲电场测量系统正常工作的频率范围；否则，将最大值和最小值对应的频率剔除，之后重复该步骤直至获得脉冲电场测量系统正常工作的频率范围。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)成本低廉，不需要搭建标准脉冲电场发生器平台，只需要信号源及示波器即可；2)使用方便，设备体积小、易携带，可在外场测试；3)本发明的频率响应标定装置与接收信号的棒状单极子天线组合稳定，使测量过程所受干扰极小；4)安全系数高，所需的电场信号强度不用太大，且频率响应标定装置本身有一定屏蔽保护作用。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明脉冲测量系统的频率响应标定装置示意图。
图2为本发明脉冲测量系统的频率响应标定装置工作连接方式示意图。
图3为本发明脉冲测量系统的频率响应标定方法的流程图。
具体实施方式
结合图1和图2，本发明脉冲电场测量系统的频率响应标定装置，包括：金属罩、金属平板；金属罩罩于脉冲电场测量系统中传感器的天线的上方形成电磁密闭空间，金属平板置于金属罩内部且与金属罩绝缘，外部输入信号加载在金属平板上，用于在所述密闭空间中形成稳定的电场。
进一步地，在其中一个实施例中，上述外部输入信号具体通过设置于金属罩上的电缆连接头加载在金属平板上，电缆连接头上并联电缆匹配电阻。
进一步地，在其中一个实施例中，所述电缆匹配电阻的阻值为50Ω。
结合图3，本发明一种脉冲电场测量系统的频率响应标定方法，包括以下步骤：
步骤1、将棒状单极子电场天线连接在脉冲电场测量系统的光发射机上，并将脉冲电场测量系统的频率响应标定装置罩于所述棒状单极子电场天线的上方；
步骤2、通过外接信号源向脉冲电场测量系统的频率响应标定装置注入幅度固定不变、频率fi可调的正弦波小信号ui(t)；
步骤3、将频率fi分别自定义调节为f1、f2、f3…，获取各频率对应的脉冲电场测量系统的输出幅值Ar1、Ar2、Ar3…；
步骤4、求取输出幅值最大值与最小值之比，判断该比值是否在预设阈值范围内，若是，则所述幅值最大值、最小值分别对应的频率构成的频率范围即为脉冲电场测量系统正常工作的频率范围；否则，将最大值和最小值对应的频率剔除，之后重复该步骤直至获得脉冲电场测量系统正常工作的频率范围。
进一步地，在其中一个实施例中，步骤4中预设阈值范围为1～1.414，即0dB～3dB。
进一步地，在其中一个实施例中，步骤4中调节频率fi，一般选取100Hz，1kHz，10kHz，100kHz，1MHz，10MHz，30MHz，50MHz。
综上，本发明脉冲电场测量系统的频率响应标定装置及方法，操作简便、稳定性好、安全系数高、性价比高，具有广泛的应用前景。

Claims (4)

1.一种脉冲电场测量系统的频率响应标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将棒状单极子电场天线连接在脉冲电场测量系统的光发射机上，并将脉冲电场测量系统的频率响应标定装置罩于所述棒状单极子电场天线的上方；
步骤2、通过外接信号源向脉冲电场测量系统的频率响应标定装置注入幅度固定不变、频率fi可调的正弦波小信号ui(t)；
步骤3、将频率fi分别自定义调节为f1、f2、f3…，获取各频率对应的脉冲电场测量系统的输出幅值Ar1、Ar2、Ar3…；
步骤4、求取输出幅值最大值与最小值之比，判断该比值是否在预设阈值范围内，若是，则所述幅值最大值、最小值分别对应的频率构成的频率范围即为脉冲电场测量系统正常工作的频率范围；否则，将最大值和最小值对应的频率剔除，之后重复该步骤直至获得脉冲电场测量系统正常工作的频率范围；
实现上述方法的装置，包括金属罩、金属平板；金属罩罩于脉冲电场测量系统中传感器的天线的上方形成电磁密闭空间，金属平板置于金属罩内部且与金属罩绝缘，外部输入信号加载在金属平板上，用于在所述密闭空间中形成稳定的电场。
2.根据权利要求1所述的脉冲电场测量系统的频率响应标定方法，其特征在于，所述外部输入信号具体通过设置于金属罩上的电缆连接头加载在金属平板上，电缆连接头上并联电缆匹配电阻。
3.根据权利要求2所述的脉冲电场测量系统的频率响应标定方法，其特征在于，所述电缆匹配电阻的阻值为50Ω。
4.根据权利要求1所述的脉冲电场测量系统的频率响应标定方法，其特征在于，步骤4所述预设阈值范围为1～1.414，即0dB～3dB。
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