CN204515026U - 一种检测电磁辐射的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种检测电磁辐射的装置，属于电磁技术领域。所述装置包括探测频率小于10KHz的信号的第一辐射探头、探测频率为10HKz-1MHz的信号的第二辐射探头、探测频率大于1MHz的信号的第三辐射探头、以及依次连接的滤波模块、放大电路、模数转换器、计算模块、以及显示模块，所述第一辐射探头、所述第二辐射探头、所述第三辐射探头分别与所述滤波模块连接。本实用新型通过第一辐射探头探测频率小于10KHz的信号，第二辐射探头探测频率为10HKz-1MHz的信号，第三辐射探头探测频率大于1MHz的信号，针对不同频段的电磁信号的特点分别进行探测和处理，提高了检测结果的准确性。

Description

一种检测电磁辐射的装置

技术领域

本实用新型涉及电磁技术领域，特别涉及一种检测电磁辐射的装置。

背景技术

随着电磁技术的飞速发展和广泛应用，电磁产品在现代生活中无处不在，人们周围由于电磁产品工作而产生的电磁辐射也越来越多。当电磁辐射超过一定强度后，会导致人出现头疼、失眠、记忆衰退、视力下降等健康问题，因此及时检测周围的电磁辐射强度并采用相应的防护措施十分必要。

不同频段的电磁波对人体的作用机理不同，国内标准中不同频段的防护极限值差别很大，但是目前众多的检测电磁辐射的装置或设备都没有根据频段等特点进行检测，检测结果不准确、没有说服力、缺乏科学性。

实用新型内容

为了解决现有技术检测结果不准确、没有说服力、缺乏科学性的问题，本实用新型实施例提供了一种检测电磁辐射的装置。所述技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种检测电磁辐射的装置，所述装置包括探测频率小于10KHz的信号的第一辐射探头、探测频率为10HKz-1MHz的信号的第二辐射探头、探测频率大于1MHz的信号的第三辐射探头、以及依次连接的滤波模块、放大电路、模数转换器、计算模块、以及显示模块，所述第一辐射探头、所述第二辐射探头、所述第三辐射探头分别与所述滤波模块连接。

可选地，所述第一辐射探头采用两个相对设置的霍尔传感器，所述第二辐射探头采用直径为0.05-0.2mm的铜线制成的电感式传感器，所述第三辐射探头采用直径为0.8-1.5mm的铜线制成的电感式传感器。

可选地，所述滤波模块包括有源低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器，所述有源低通滤波器的输入端与所述第一辐射探头连接，所述带通滤波器的输入端与所述第二辐射探头连接，所述高通滤波器的输入端与所述第三辐射探头连接。

具体地，所述有源低通滤波器包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容；所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的同相输入端分别与所述第一电阻的一端、所述第一电容的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述两个相对设置的霍尔传感器中的一个连接，所述第一电容的另一端接地；所述第二运算放大器、所述第二电阻、所述第二电容之间的连接方式，与所述第一运算放大器、所述第一电阻、所述第一电容之间的连接方式相同。

可选地，所述放大电路包括差分放大电路、CLC425芯片、OPA4322运算放大器，所述差分放大电路的输出端、所述CLC425芯片的输出端、所述OPA4322运算放大器的输出端分别与所述模数转换器连接，所述差分放大电路的输入端与所述有源低通滤波器的输出端连接，所述CLC425芯片的输入端与所述带通滤波器的输出端连接，所述OPA4322运算放大器的输入端与所述高通滤波器连接。

具体地，所述差分放大电路包括第三运算放大器、第四运算放大器、第五运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、以及第三电容；所述第三运算放大器的同相输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第四运算放大器的同相输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第三电阻串联在所述第三运算放大器的反相输入端和所述第四运算放大器的反相输入端之间，所述第四电阻串联在所述第三运算放大器的反相输入端和所述第三运算放大器的输出端之间，所述第五电阻串联在所述第四运算放大器的反相输入端和所述第四运算放大器的输出端之间，所述第六电阻串联在所述第三运算放大器的输出端和所述第五运算放大器的反相输入端之间，所述第七电阻串联在所述第四运算放大器的输出端和所述第五运算放大器的同相输入端之间，所述第八电阻串联在所述第五运算放大器的反相输入端与所述第五运算放大器的输出端之间，所述第九电阻的一端与所述第五运算放大器的同相输入端连接，所述第九电阻的另一端接地，所述第三电容的一端与所述第五运算放大器的输出端连接，所述第三电容的另一端与所述模数转换器连接。

具体地，所述带通滤波器由一个高通滤波器和一个低通滤波器组成。

可选地，所述计算模块包括静态随机存储器SRAM、以及依次连接的复杂可编程逻辑器件CPLD、微处理器、上位机，所述CPLD分别与所述模数转换器、所述SRAM连接。

可选地，所述显示模块包括显示器和指示灯，所述显示器和所述指示灯分别与所述上位机连接。

可选地，所述模数转换器采用ADC12020。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过第一辐射探头探测频率小于10KHz的信号，第二辐射探头探测频率为10HKz-1MHz的信号，第三辐射探头探测频率大于1MHz的信号，针对不同频段的电磁信号的特点分别进行探测和处理，提高了检测结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种检测电磁辐射的装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的处理频率小于10KHz的信号的电路图；

图3是本实用新型实施例提供的计算模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

实施例

本实用新型实施例提供了一种检测电磁辐射的装置，参见图1，该装置包括探测频率小于10KHz的信号的第一辐射探头11、探测频率为10HKz-1MHz的信号的第二辐射探头12、探测频率大于1MHz的信号的第三辐射探头13、以及依次连接的滤波模块2、放大电路3、模数转换器4、计算模块5、以及显示模块6，第一辐射探头11、第二辐射探头12、第三辐射探头13分别与滤波模块2连接。

可选地，第一辐射探头11可以采用两个相对设置的霍尔传感器。

具体地，霍尔传感器可以采用线性霍尔元件SS496B，精度较高(可达到2.5mV/GS)，加上两个霍尔传感器相对设置，可有效测量低频微弱信号。

可选地，第一辐射探头11也可以采用巨磁电阻传感元件。

可选地，第二辐射探头12可以采用直径为0.05-0.2mm的铜线制成的电感式传感器，可测到空间一点的磁场，有利于定标。

可选地，第二辐射探头12也可以采用中低频电感器。

可选地，第三辐射探头13可以采用直径为0.8-1.5mm的铜线制成的电感式传感器，可测频率较高的空间一点磁场，便于测量值与理论值比较，从而易于定标。

可选地，第三辐射探头13也可以采用高频电感器。

在本实施例的一种实现方式中，滤波模块可以包括有源低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器，有源低通滤波器的输入端与第一辐射探头11连接，带通滤波器的输入端与第二辐射探头12连接，高通滤波器的输入端与第三辐射探头13连接。

可选地，参见图2，有源低通滤波器21可以包括第一运算放大器A1、第二运算放大器A2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1和第二电容C2。第一运算放大器A1的反相输入端与第一运算放大器A1的输出端连接，第一运算放大器A1的同相输入端分别与第一电阻R1的一端、第一电容C1的一端连接，第一电阻R1的另一端与两个相对设置的霍尔传感器中的一个连接，第一电容C1的另一端接地。第二运算放大器A2、第二电阻R2、第二电容C2之间的连接方式，与第一运算放大器A1、第一电阻R1、第一电容C1之间的连接方式相同。

具体地，第二运算放大器A2的反相输入端与第二运算放大器A2的输出端连接，第二运算放大器A2的同相输入端分别与第二电阻R2的一端、第二电容C2的一端连接，第二电阻R2的另一端与两个相对设置的霍尔传感器中的另一个连接，第二电容C2的另一端接地。

具体地，第一运算放大器A1、第二运算放大器A2可以采用OP07。

可选地，带通滤波器可以由一个高通滤波器和一个低通滤波器组成。

优选地，带通滤波器还可以包括一个跟随器，带通滤波器中的高通滤波器和低通滤波器通过该跟随器与放大电路3连接。

在本实施例的另一种实现方式中，放大电路3可以包括差分放大电路、CLC425芯片、OPA4322运算放大器。差分放大电路的输出端、CLC425芯片的输出端、OPA4322运算放大器的输出端分别与模数转换器连接，差分放大电路的输入端与有源低通滤波器的输出端连接，CLC425芯片的输入端与带通滤波器的输出端连接，OPA4322运算放大器的输入端与高通滤波器连接。

可选地，参见图2，差分放大电路31可以包括第三运算放大器A3、第四运算放大器A4、第五运算放大器A5、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、以及第三电容C3。第三运算放大器A3的同相输入端与第一运算放大器A1的输出端连接，第四运算放大器A4的同相输入端与第二运算放大器A2的输出端连接，第三电阻R3串联在第三运算放大器A3的反相输入端和第四运算放大器A4的反相输入端之间，第四电阻R4串联在第三运算放大器A3的反相输入端和第三运算放大器A3的输出端之间，第五电阻R5串联在第四运算放大器A4的反相输入端和第四运算放大器A4的输出端之间，第六电阻R6串联在第三运算放大器A3的输出端和第五运算放大器A5的反相输入端之间，第七电阻R7串联在第四运算放大器A4的输出端和第五运算放大器A5的同相输入端之间，第八电阻R8串联在第五运算放大器A5的反相输入端与第五运算放大器A5的输出端之间，第九电阻R9的一端与第五运算放大器A5的同相输入端连接，第九电阻R9的另一端接地，第三电容C3的一端与第五运算放大器A5的输出端连接，第三电容C3的另一端与模数转换器4连接。

可以理解地，由于采用差分放大电路处理两个霍尔传感器(第一辐射探头)探测的信号，因此可以将第一辐射探头输出的两路信号(一个霍尔传感器输出一路信号)中直流部分相消、交流部分放大，并通过第三电容起到隔直作用，噪声信号小、输出信号的数值稳定。

具体地，第三运算放大器A3、第四运算放大器A4、第五运算放大器A5可以采用LM324。

在本实施例的又一种实现方式中，模数转换器4可以采用ADC12020，采样频率达到20M，处理速度快、采样稳定、精度高。

在本实施例的又一种实现方式中，参见图3，计算模块5可以包括静态随机存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)51、以及依次连接的复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，简称CPLD)52、微处理器53、上位机54，CPLD 52分别与模数转换器4、SRAM 51连接。

可以理解地，若将模数转换器的采样数据(采样频率可以达到20M)直接利用STM32控制和读取，由于微处理器53(如STM32)采用的是通用输入输出(General Purpose Input Output，简称GPIO)接口传输数据，传输速率(几百K)远达不到20M，因而无法获取到完整的采样数据。本实现方式通过加入CPLD52并外接SRAM 51，利用CPLD 52将采样数据缓存到SRAM 51中，起到缓冲作用，然后通过微处理器53驱动CPLD 52将SRAM 51中存储的数据以较慢的速率传输。

具体地，SRAM 51可以采用IS61LV51216，可以满足数据存储量和读取效率的要求。另外，IS61LV51216中的存储单元阵列排成矩阵形式，周围是译码器和与外部信号的接口电路，可以减少整个芯片面积并有利于数据的存取。

具体地，微处理器53可以采用STM32。

更具体的，STM32可以选用STM32F103ZET6，

更具体地，STM32与上位机54之间可以采用可变静态存储控制器(FlexibleStatic Memory Controller，简称FSMC)总线连接。

可以理解地，STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核，并且STM32系列采用一种新型的存储器扩展技术——FSMC，在外部存储器扩展方面具有独特的优势，可根据装置的应用需要，方便地进行不同类型大容量静态存储器的扩展。

FSMC是STM32系列中内部集成256KB以上FlaSh，后缀为xC、xD和xE的高存储密度微控制器特有的存储控制机制。通过对特殊功能寄存器的设置，FSMC能够根据不同的外部存储器类型，发出相应的数据/地址/控制信号类型以匹配信号的速度，从而使得STM32系列微控制器不仅能够应用各种不同类型、不同速度的外部静态存储器，而且能够在不增加外部器件的情况下同时扩展多种不同类型的静态存储器，满足装置设计对存储容量、产品体积以及成本的综合要求。

双核技术在电子设计中属于先进领域，它不仅有效解决了部分单片机输入输出(Input/Output，简称I/O)处理速度较慢的不足，同时也建立起一系列强大的缓冲区域，对于大型多功能项目，使用CPLD外扩能很好的达到需求，并且成本可观。

需要说明的是，上位机54先通过FSMC总线捕获STM32预处理后的采样数据，再经过快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation，简称FFT)等运算得到频率谱、功率谱、电磁辐射强度、以及确定电磁辐射强度是否超过阈值，最后将计算结果通过显示模块6显示。

在本实施例的又一种实现方式中，显示模块6可以包括显示器和指示灯，显示器和指示灯分别与上位机54连接。

具体地，显示器可以为液晶显示屏。

在本实施例的又一种实现方式中，该装置还可以包括电源。

具体地，该电源可以为±5V的稳压源。

下面简单介绍一下本实用新型提供的检测电磁辐射的装置的工作原理：

第一辐射探头11探测频率小于10KHz的信号，第二辐射探头12探测频率为10HKz-1MHz的信号，第三辐射探头13探测频率大于1MHz的信号，滤波模块2、放大电路3、模数转换器4分别对三路信号(频率小于10KHz的信号、频率为10HKz-1MHz的信号、频率大于1MHz的信号)进行滤波、放大、模数转换，计算模块5对分别处理后的三路信号计算频谱、功率谱、辐射强度、以及确定辐射强度是否超过阈值，并通过显示模块6显示出来。

本实用新型实施例通过第一辐射探头探测频率小于10KHz的信号，第二辐射探头探测频率为10HKz-1MHz的信号，第三辐射探头探测频率大于1MHz的信号，针对不同频段的电磁信号的特点分别进行探测和处理，提高了检测结果的准确性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种检测电磁辐射的装置，其特征在于，所述装置包括探测频率小于10KHz的信号的第一辐射探头、探测频率为10HKz-1MHz的信号的第二辐射探头、探测频率大于1MHz的信号的第三辐射探头、以及依次连接的滤波模块、放大电路、模数转换器、计算模块、以及显示模块，所述第一辐射探头、所述第二辐射探头、所述第三辐射探头分别与所述滤波模块连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一辐射探头采用两个相对设置的霍尔传感器，所述第二辐射探头采用直径为0.05-0.2mm的铜线制成的电感式传感器，所述第三辐射探头采用直径为0.8-1.5mm的铜线制成的电感式传感器。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述滤波模块包括有源低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器，所述有源低通滤波器的输入端与所述第一辐射探头连接，所述带通滤波器的输入端与所述第二辐射探头连接，所述高通滤波器的输入端与所述第三辐射探头连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述有源低通滤波器包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容；所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的同相输入端分别与所述第一电阻的一端、所述第一电容的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述两个相对设置的霍尔传感器中的一个连接，所述第一电容的另一端接地；所述第二运算放大器、所述第二电阻、所述第二电容之间的连接方式，与所述第一运算放大器、所述第一电阻、所述第一电容之间的连接方式相同。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述放大电路包括差分放大电路、CLC425芯片、OPA4322运算放大器，所述差分放大电路的输出端、所述CLC425芯片的输出端、所述OPA4322运算放大器的输出端分别与所述模数转换器连接，所述差分放大电路的输入端与所述有源低通滤波器的输出端连接，所述CLC425芯片的输入端与所述带通滤波器的输出端连接，所述OPA4322运算放大器的输入端与所述高通滤波器连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述差分放大电路包括第三运算放大器、第四运算放大器、第五运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、以及第三电容；所述第三运算放大器的同相输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第四运算放大器的同相输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第三电阻串联在所述第三运算放大器的反相输入端和所述第四运算放大器的反相输入端之间，所述第四电阻串联在所述第三运算放大器的反相输入端和所述第三运算放大器的输出端之间，所述第五电阻串联在所述第四运算放大器的反相输入端和所述第四运算放大器的输出端之间，所述第六电阻串联在所述第三运算放大器的输出端和所述第五运算放大器的反相输入端之间，所述第七电阻串联在所述第四运算放大器的输出端和所述第五运算放大器的同相输入端之间，所述第八电阻串联在所述第五运算放大器的反相输入端与所述第五运算放大器的输出端之间，所述第九电阻的一端与所述第五运算放大器的同相输入端连接，所述第九电阻的另一端接地，所述第三电容的一端与所述第五运算放大器的输出端连接，所述第三电容的另一端与所述模数转换器连接。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述带通滤波器由一个高通滤波器和一个低通滤波器组成。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计算模块包括静态随机存储器SRAM、以及依次连接的复杂可编程逻辑器件CPLD、微处理器、上位机，所述CPLD分别与所述模数转换器、所述SRAM连接。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述显示模块包括显示器和指示灯，所述显示器和所述指示灯分别与所述上位机连接。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述模数转换器采用ADC12020。