CN204166055U - 用于电磁脉冲测量的电场传感器 - Google Patents
用于电磁脉冲测量的电场传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204166055U CN204166055U CN201420576275.5U CN201420576275U CN204166055U CN 204166055 U CN204166055 U CN 204166055U CN 201420576275 U CN201420576275 U CN 201420576275U CN 204166055 U CN204166055 U CN 204166055U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- antenna
- electric
- dot
- field sensor
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000005684 electric field Effects 0.000 title claims abstract description 39
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 16
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000005404 monopole Effects 0.000 claims description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 2
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 241001270131 Agaricus moelleri Species 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种用于电磁脉冲测量的电场传感器。其特点是：包括D-dot天线，该D-dot天线依次与有源积分电路、电光转换电路连接，从而在接收空间中的电场信号后将天线输出的微分信号转换为原始电场信号，最后调制为光信号通过光纤传输出去。本实用新型提供了一种用于电磁脉冲测量的电场传感器，采用了D-dot微分天线来接收电场信号，并研制了一种有源积分电路来处理天线的输出信号，从而提高了传感器的响应带宽与灵敏度。天线与传感器主体可通过螺纹孔安装与拆卸，从而使得电场传感器的灵敏度可以通过调节天线的长度来调节，且便于携带运输。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于电磁脉冲测量的电场传感器。
背景技术
有许多学者与研究机构对用于电磁脉冲测量的电场传感器进行了大量的研究工作。从前人的研究成果可以看出，目前用于电场测量的传感器大多采用棒状电小天线作为接收天线，棒状电小天线本身的高频截止频率较低且需要高阻抗输入的阻抗匹配电路，实际阻抗匹配电路无法满足棒状电小天线的输出阻抗要求从而进一步限制了传感器的上限截止频率。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于电磁脉冲测量的电场传感器，能够提高传感器的响应带宽与灵敏度。
一种用于电磁脉冲测量的电场传感器，其特别之处在于：包括D-dot天线，该D-dot天线依次与有源积分电路、电光转换电路连接，从而在接收空间中的电场信号后将天线输出的微分信号转换为原始电场信号，最后调制为光信号通过光纤传输出去。
其中还包括金属屏蔽壳，所述有源积分电路和电光转换电路均安装在该金属屏蔽壳内，在该金属屏蔽壳的外壁上可拆卸安装有D-dot天线，并且在该D-dot天线旁的金属屏蔽壳上设有一个正方形的面，从而作为D-dot天线的镜像地平面。
其中D-dot天线采用单极子的形式，并且D-dot天线末端的半锥角取47度从而获得50欧姆的输出阻抗。
其中有源积分电路包括高频运算放大器，该高频运算放大器的反相输入端接地而其同相输入端接D-dot天线，并且在该反相输入端和同相输入端之间串联有匹配电阻，另外在该高频运算放大器的同相输入端和输出端之间分别并联有积分电容和抑制漂移电阻，该高频运算放大器的输出端还通过耦合电容接DFB激光器的正极输入端。
其中电光转换电路包括DFB激光器，该DFB激光器的正极输入端通过隔交电感和偏置电阻与+5V直流电源相连，而其负极输入端接地。
其中DFB激光器通过光纤法兰与光纤连接。
本实用新型提供了一种用于电磁脉冲测量的电场传感器，采用了D-dot微分天线来接收电场信号，并研制了一种有源积分电路来处理天线的输出信号，从而提高了传感器的响应带宽与灵敏度。天线与传感器主体可通过螺纹孔安装与拆卸，从而使得电场传感器的灵敏度可以通过调节天线的长度来调节，且便于携带运输。本实用新型的优点和创新之处是采用了D-dot天线和有源积分器，并可以通过采用不同长度的天线来调节传感器的灵敏度。
附图说明
附图1为本实用新型中D-dot天线轮廓图；
附图2为本实用新型中有源积分电路与电光转换电路的原理图；
附图3为本实用新型中电场传感器的测试波形图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型是一种用于电磁脉冲测量的电场传感器，包括D-dot天线，该D-dot天线依次与有源积分电路、电光转换电路连接，从而在接收空间中的电场信号后将天线输出的微分信号转换为原始电场信号，最后调制为光信号通过光纤传输出去。还包括金属屏蔽壳，所述有源积分电路和电光转换电路均安装在该金属屏蔽壳内，在该金属屏蔽壳的外壁上可拆卸安装有D-dot天线，并且在该D-dot天线旁的金属屏蔽壳上设有一个正方形的面，从而作为D-dot天线的镜像地平面。
其中D-dot天线采用单极子的形式，并且D-dot天线末端的半锥角取47度从而获得50欧姆的输出阻抗。其中有源积分电路包括高频运算放大器，该高频运算放大器的反相输入端接地而其同相输入端接D-dot天线，并且在该反相输入端和同相输入端之间串联有匹配电阻，另外在该高频运算放大器的同相输入端和输出端之间分别并联有积分电容CI和抑制漂移电阻R，该高频运算放大器的输出端还通过耦合电容Ccouple接DFB激光器的正极输入端。DFB激光器的正极输入端通过隔交电感L和偏置电阻r与+5V直流电源相连，负极输入端接地。激光器需要通过光纤法兰与光纤连接。
电磁脉冲信号一般具有纳秒级的上升时间，且脉冲宽度可持续几十纳秒，本实用新型解决了电磁脉冲信号的测量，利用D-dot天线技术和有源积分器技术结合起来，研制了一种基于光纤传输的宽频带电场传感器。
本实用新型的电场传感器采用响应频带宽的D-dot天线接收空间中的电场信号，利用所设计的有源积分器将天线输出的微分信号转换为原始电场信号，并利用电光转换电路将电信号调制为光信号通过光纤传输出去。将有源积分器和电光转换电路安装在一个铝制的金属屏蔽壳中，该金属屏蔽壳具有一个正方形的面作为D-dot天线的镜像地平面。
1、D-dot天线分析：
D-dot天线是基于等效电荷法所设计的微分天线，天线的外形轮廓由特定的电荷分布的等位面来确定，而且天线的等效电容、等效面积等参数都可以精确计算。所设计的D-dot天线轮廓图如图1所示。可见天线末端的半锥角取47度以获得50欧姆的输出阻抗，天线末端的圆锥部分逐渐过渡为一段M2的螺杆，以便能够安装在传感器的屏蔽壳上预留的带有M2螺孔的天线座上，天线座与屏蔽壳体绝缘。所设计的D-dot天线是单极子的形式，采用传感器的屏蔽金属外壳作为天线的镜像地平面，因此天线的高度应小于屏蔽金属外壳边长的1/6。
2、有源积分与电光转换电路：
有源积分与电光转换电路的原理图如图2所示。D-dot天线直接与50欧姆的匹配电阻相连，输出的信号送入有源积分器，有源积分器由高频运算放大器、积分电容CI和抑制漂移电阻R组成。积分电容CI选用高频的微波贴片电容来减小寄生电感对积分器的影响，抑制漂移电阻R选取的原则是时间常数τ＝R·CI应该不小于被测信号脉宽的十倍。有源积分器输出的信号通过耦合电容Ccouple作用于DFB激光器上。为使激光器工作与线性区，需要给激光器提供偏置电流，并通过隔交电感L隔离来自积分器的高频信号。
3、具体实施方式：
将所研制的电场传感器置于被测电磁脉冲辐射场的空间中，使天线的方向与想要测的电场极化方向重合，在远端屏蔽室内通过光接收机接收传感器输出的光信号，并利用示波器将信号存储下来。
4、标定结果：
在TEM小室中对电场传感器进行了测试实验。利用方波脉冲发生器产生快前沿的方波信号，该方波信号通过TEM小室就会在TEM小室中产生相应的平面电磁波。把电场传感器放入TEM小室中测量TEM小室中的电场信号，并使天线的方向与电场的极化方向重合。将方波脉冲发生器输出的电压信号和主极化方向上的测量结果同时输入示波器中，结果如图3所示。
其中实线波形表示脉冲发生器输出电压的归一化波形；虚线波形表示测量得到的归一化波形，可见上升时间小于3ns，测量脉宽为50ns的方波信号无平顶下降现象。
Claims (6)
1.一种用于电磁脉冲测量的电场传感器，其特征在于：包括D-dot天线，该D-dot天线依次与有源积分电路、电光转换电路连接，从而在接收空间中的电场信号后将天线输出的微分信号转换为原始电场信号，最后调制为光信号通过光纤传输出去。
2.如权利要求1所述的用于电磁脉冲测量的电场传感器，其特征在于：还包括金属屏蔽壳，所述有源积分电路和电光转换电路均安装在该金属屏蔽壳内，在该金属屏蔽壳的外壁上可拆卸安装有D-dot天线，并且在该D-dot天线旁的金属屏蔽壳上设有一个正方形的面，从而作为D-dot天线的镜像地平面。
3.如权利要求1所述的用于电磁脉冲测量的电场传感器，其特征在于：其中D-dot天线采用单极子的形式，并且D-dot天线末端的半锥角取47度从而获得50欧姆的输出阻抗。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的用于电磁脉冲测量的电场传感器，其特征在于：其中有源积分电路包括高频运算放大器，该高频运算放大器的反相输入端接地而其同相输入端接D-dot天线，并且在该反相输入端和同相输入端之间串联有匹配电阻，另外在该高频运算放大器的同相输入端和输出端之间分别并联有积分电容和抑制漂移电阻，该高频运算放大器的输出端还通过耦合电容接DFB激光器的正极输入端。
5.如权利要求1至3中任意一项所述的用于电磁脉冲测量的电场传感器，其特征在于：其中电光转换电路包括DFB激光器，该DFB激光器的正极输入端通过隔交电感和偏置电阻与+5V直流电源相连，而其负极输入端接地。
6.如权利要求5所述的用于电磁脉冲测量的电场传感器，其特征在于：其中DFB激光器通过光纤法兰与光纤连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420576275.5U CN204166055U (zh) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | 用于电磁脉冲测量的电场传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420576275.5U CN204166055U (zh) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | 用于电磁脉冲测量的电场传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204166055U true CN204166055U (zh) | 2015-02-18 |
Family
ID=52539732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420576275.5U Expired - Fee Related CN204166055U (zh) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | 用于电磁脉冲测量的电场传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204166055U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104316780A (zh) * | 2014-09-30 | 2015-01-28 | 国家电网公司 | 用于电磁脉冲测量的电场传感器 |
| CN110133390A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-08-16 | 贵州电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种便携式特快速暂态高频电场测量系统 |
| CN110174628A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-08-27 | 贵州电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种便携式特快速暂态高频磁场测量系统 |
| CN115517633A (zh) * | 2022-11-29 | 2022-12-27 | 季华实验室 | 成像装置 |
-
2014
- 2014-09-30 CN CN201420576275.5U patent/CN204166055U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104316780A (zh) * | 2014-09-30 | 2015-01-28 | 国家电网公司 | 用于电磁脉冲测量的电场传感器 |
| CN110133390A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-08-16 | 贵州电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种便携式特快速暂态高频电场测量系统 |
| CN110174628A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-08-27 | 贵州电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种便携式特快速暂态高频磁场测量系统 |
| CN115517633A (zh) * | 2022-11-29 | 2022-12-27 | 季华实验室 | 成像装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104316780A (zh) | 用于电磁脉冲测量的电场传感器 | |
| CN204166055U (zh) | 用于电磁脉冲测量的电场传感器 | |
| CN103887598B (zh) | 一种卫星导航天线 | |
| CN102116807B (zh) | 一种能够对电场畸变校正的三维工频电场测量的方法及装置 | |
| CN104777443B (zh) | 一种局部放电特高频传感器的性能测试装置与测试方法 | |
| CN101963634B (zh) | 一体化光隔离雷电电场测量仪 | |
| CN110672931A (zh) | 电磁脉冲辐射场测试探头、测试系统及测试方法 | |
| CN104375012A (zh) | 一种闪电瞬态三维电场测试传感器 | |
| CN104698265A (zh) | 一种高压直流输电线路电晕损耗测量系统 | |
| CN103105540A (zh) | 灵敏度系数可调同轴高压脉冲探头 | |
| CN204462246U (zh) | 一种高压直流输电线路电晕损耗测量系统 | |
| CN207352075U (zh) | 一种宽频电场测量的装置 | |
| CN210137011U (zh) | 一种基于微带结构的电磁脉冲入射场接收天线 | |
| CN201725026U (zh) | 电容分压器线下方波响应实验装置 | |
| CN204347243U (zh) | 基于宽频带窄脉冲电磁波技术的有源探地雷达系统 | |
| CN207895003U (zh) | 一种mems电场传感器及其无线供能系统 | |
| CN202869594U (zh) | 一种无测量盲区的柔性多段导纳物位计 | |
| Kong et al. | An active e-field sensor based on laser diode for EMP measurement | |
| CN104459451A (zh) | 变压器电流互感器极性测试仪及测试方法 | |
| Kong et al. | A wide-band electro-optical E-field probe for electromagnetic pulse measurement | |
| CN204613314U (zh) | 一种气体静电密度测量仪器 | |
| CN110673076B (zh) | 脉冲电场测量系统的频率响应标定装置及方法 | |
| CN205404672U (zh) | 一种基于高斯求积算法的光学电压互感器 | |
| CN103543316A (zh) | 变压器绕组的暂态电压测量系统与方法 | |
| CN202600055U (zh) | 闪电电场变化信号测量系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150218 Termination date: 20180930 |