CN205317862U - 一种大量程范围的电磁辐射监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种大量程范围的电磁辐射监测仪，包括：电磁场传感器，用于采集电磁场信号；量程选择开关的一端与电磁场传感器电连接，并通过两条预设传输路径与另一端连接的预处理装置电连接，用于接收触发量程范围选择的控制信号，根据控制信号启动与选择的量程范围对应的传输路径；主控制器分别与量程选择开关和预处理装置电连接，用于接收预处理装置发送的电磁场信号，输出电磁场信号对应的实际电磁感应强度值，其通过量程选择开关对应多种路径，扩大了电磁辐射监测仪量程范围，使仪器应用范围更为广泛，通过较小的成本实现量程范围的扩大，且保证了不同量程的电路特性一致性好，同时还保证了测量的精度。

Description

一种大量程范围的电磁辐射监测仪

技术领域

本实用新型涉及电磁辐射监测领域，具体而言，涉及一种大量程范围的电磁辐射监测仪。

背景技术

根据国家标准《电磁环境控制限值》(GB8702-2014)的要求，需测量电场强度、磁场强度或者磁感应强度等电磁场信号。具体的，不同环境中的上述电磁场信号的变化范围很大，特别是1Hz-100kHz的低频段。需测量的电磁场信号范围跨度可达8个数量级，超过160dB，要求电磁辐射监测仪具有超大量程。

传统的电磁辐射监测仪均是在电磁辐射监测仪的探头中内置电磁场传感器，由该电磁场传感器接收空间环境中的电磁场信号，将接收的该电磁场信号直接输入到模数转换器中，由模数转换器转换为数字信号，并输入数据处理单元，数据经处理后，计算得到电场或者磁场值。

其中，影响电磁辐射监测仪的量程范围的主要是模数转换器的动态范围。模数转换器的模拟输入端的输入在适当的范围内才能进行正确的模数转换，在保证分辨率即精度的情况下，现有模数转换器的动态范围一般为100dB～120dB，小于要测量的电磁场信号的范围。

发明人在研究中发现，现有技术的电磁辐射监测仪的量程范围较固定，针对超过模数转换器的范围的电磁场信号则无法进行测量与计算处理，而使用多个不同量程的电磁辐射监测仪能够解决上述问题，但是又带来了增加了工作量和增加了生产成本的问题，针对该问题，目前尚未提出有效的解决方式。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种大量程范围的电磁辐射监测仪，其通过量程选择开关对应多种路径，可以根据接收的电磁场信号确定对应的量程，扩大了电磁辐射监测仪量程范围，使仪器应用范围更为广泛，在降低了投入成本的同时保证了测量的精度。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种大量程范围的电磁辐射监测仪，包括：

电磁场传感器、量程选择开关、主控制器、预处理装置、衰减器和/或至少两个运算放大装置；

所述电磁场传感器，用于采集电磁场信号；

所述量程选择开关的一端与所述电磁场传感器电连接，并通过两条预设传输路径与另一端连接的所述预处理装置电连接，用于接收触发量程范围选择的控制信号，根据所述控制信号启动与选择的量程范围对应的传输路径；其中，所述两条预设传输路径包括：直接连接和通过衰减器连接；或者，通过至少两个运算放大装置连接；且分别对应低量程范围和高量程范围；所述低量程范围对应的运算放大装置的增益大于所述高量程范围对应的运算放大装置的增益，所述预处理装置至少包括模数转换器；

所述主控制器分别与所述量程选择开关和所述预处理装置电连接，用于接收所述预处理装置发送的电磁场信号，输出所述电磁场信号对应的实际电磁场强度值。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述预处理装置还包括运算放大器；

所述运算放大器分别与所述量程选择开关和所述模数转换器电连接，用于接收低量程范围的电磁场信号，输出所述电磁场信号进行运算放大处理的结果；

或者，

所述运算放大器分别与所述量程选择开关、所述衰减器和所述模数转换器电连接，用于接收高量程范围的电磁场信号，输出所述电磁场信号进行运算放大处理的结果。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述大量程范围的电磁辐射监测仪还包括存储器；

所述存储器与所述主控制器电连接，用于接收所述主控制器发送的实际电磁场强度值，存储所述实际电磁场强度值；其中，所述实际电磁场强度值包括以下数据中的一种或多种：实际电场强度值、磁场强度值或磁感应强度值。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述大量程范围的电磁辐射监测仪还包括显示器；

所述显示器与所述主控制器电连接，用于接收所述主控制器发送的实际电磁场强度值，显示所述实际电磁场强度值。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述大量程范围的电磁辐射监测仪还包括提示装置；

所述主控制器在根据自身的功能检测到所述量程选择开关的当前量程范围与承载的电磁场信号的量程不匹配时，生成提示指令，将所述提示指令发送至所述提示装置；

所述提示装置与所述主控制器电连接，用于接收所述提示指令，根据所述提示指令提示用户更换量程选择开关的量程范围。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述衰减器为多个，多个所述衰减器的衰减信号不同，且多个不同衰减信号的所述衰减器对应多个档位的量程范围；

或者，所述运算放大装置为多个，多个所述运算放大装置的增益均不同，且多个不同增益的所述运算放大装置对应多个档位的量程范围。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述电磁场传感器包括：电场传感器和磁场传感器；

所述电场传感器包括三个，三个所述电场传感器分别用于采集测量区域的X轴、Y轴和Z轴的电场强度数据；

所述磁场传感器包括三个，三个所述磁场传感器分别用于采集测量区域的X轴、Y轴和Z轴的磁场强度数据或磁感应强度数据。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述运算放大器包括：电场运算放大器和磁场运算放大器；

所述电场运算放大器包括三个，三个所述电场运算放大器分别用于输出对应的电场传感器采集的测量区域的X轴、Y轴和Z轴的电场强度数据的运算处理结果；

所述磁场运算放大器包括三个，三个所述磁场运算放大器分别用于输出对应的磁场传感器采集的测量区域的X轴、Y轴和Z轴的磁场强度数据或磁感应强度数据的运算处理结果。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述衰减器包括：电场衰减器和磁场衰减器；

所述电场衰减器包括三个，三个所述电场衰减器分别与对应于测量区域的X轴、Y轴和Z轴的电场传感器和电场运算放大器电连接；

所述磁场衰减器包括三个，三个所述磁场衰减器分别与对应于测量区域的X轴、Y轴和Z轴的磁场传感器和磁场运算放大器电连接。

结合第一方面的第八种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述电磁辐射监测仪包括：探头和主机；

所述探头中设置有所述电磁场传感器；所述主机中设置有所述量程选择开关，所述主控制器，所述预处理装置，所述存储器，所述显示器，所述提示装置，所述衰减器和/或两个所述运算放大装置；

或者，所述探头中设置有所述电磁场传感器，所述量程选择开关，所述主控制器，所述预处理装置，所述存储器，所述提示装置，所述衰减器和/或两个所述运算放大装置；所述主机中设置有所述显示器。

本实用新型实施例提供的一种大量程范围的电磁辐射监测仪，包括：电磁场传感器，用于采集电磁场信号；量程选择开关的一端与电磁场传感器电连接，并通过两条预设传输路径与另一端连接的预处理装置电连接，用于接收触发量程范围选择的控制信号，根据控制信号启动与选择的量程范围对应的传输路径；主控制器分别与量程选择开关和预处理装置电连接，用于接收预处理装置发送的电磁场信号，输出电磁场信号对应的实际电磁感应强度值，与现有技术中的电磁辐射监测仪的量程固定相比，其能够带来如下有益效果：

1、通过量程选择开关对应多种路径，可以根据接收的电磁场信号确定对应的量程，扩大了电磁辐射监测仪量程范围，使仪器应用范围更为广泛；

2、电磁场信号的大量程对应的路径通过衰减器，通过较小的成本实现量程范围的扩大，且使用相同的预处理装置使不同量程的电路特性一致性好；

3、可以通过大小两个量程范围配合，可最大限度的在模数转换器的线性动态范围内测量，保证了测量的精度。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例所提供的一种大量程范围的电磁辐射监测仪的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的另一种大量程范围的电磁辐射监测仪的结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例所提供的具体实施例中的大量程范围的电磁辐射监测仪的结构示意图。

主要元件符号说明：

11、电磁场传感器；12、量程选择开关；13、衰减器；14、运算放大器；15、模数转换器；16、主控制器；17、显示器；18、第一运算放大装置；19、第二运算放大装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在电磁辐射监测仪中，影响电磁辐射监测仪的量程范围的主要是模数转换器的动态范围，模数转换器的模拟输入端的输入在适当的范围内才能进行正确的模数转换，在保证分辨率即精度的情况下，现有技术中的磁辐射监测仪中的模数转换器的动态范围一般为100dB～120dB。小于要测量的电场强度、磁感应强度的范围。

为解决上述问题，同时从简化检测工作量、降低仪器生产成本方面考虑，拓展电磁辐射监测仪的量程显得尤为重要。

下面结合图1和图2对本实用新型实施例提供的大量程范围的电磁辐射监测仪进行详细说明：

本实用新型提供了一种大量程范围的电磁辐射监测仪，包括：电磁场传感器11、量程选择开关12、主控制器16、预处理装置、衰减器13和/或至少两个运算放大装置；

电磁场传感器11，用于采集电磁场信号；

量程选择开关12的一端与电磁场传感器11电连接，并通过两条预设传输路径与另一端连接的预处理装置电连接，用于接收触发量程范围选择的控制信号，根据控制信号启动与选择的量程范围对应的传输路径；其中，两条预设传输路径包括：直接连接和通过衰减器13连接；或者，通过至少两个运算放大装置连接；且分别对应低量程范围和高量程范围；低量程范围对应的运算放大装置的增益大于高量程范围对应的运算放大装置的增益，预处理装置至少包括模数转换器15；

主控制器16分别与量程选择开关12和预处理装置电连接，用于接收所述预处理装置发送的电磁场信号，输出所述电磁场信号对应的实际电磁场强度值；其中，该实际电磁场强度值具体包括以下数值中的一种或多种：实际电场强度值、实际磁场强度值或实际磁感应强度值。

本实用新型实施例中，将低量程范围对应的运算放大装置作为第一运算放大装置，将高量程范围对应的运算放大装置作为第二运算放大装置进行说明。

具体的，为了解决传统的电磁辐射监测仪的量程范围的问题，本实用新型使用了量程选择开关12，该量程选择开关12的一端与电磁场传感器11电连接，另一端与预处理装置电连接，而该量程选择开关12可以提供两条预设传输路径连接电磁场传感器11和预处理装置；其中，两条预设传输路径的一种实现方式包括：一条路径是电磁场传感器11通过该量程选择开关12直接与预处理装置电连接，且该路径对应低量程范围的电磁场信号；另一条路径是电磁场传感器11通过衰减器13与预处理装置电连接，且该路径对应高量程范围的电磁场信号；两条预设传输路径的另一种实现方式包括：本实用新型实施例中以两个运算放大装置(即上述第一运算放大装置18和第二运算放大装置19)为例进行说明：具体的，一条路径是电磁场传感器11通过第一运算放大装置18与预处理装置电连接，且该路径对应低量程范围的电磁场信号；另一条路径是电磁场传感器11通过第二运算放大装置19与预处理装置电连接，且该路径对应稿量程范围的电磁场信号；其中，上述第一运算放大装置18和第二运算放大装置19优选为运算放大器，且第一运算放大装置18的增益大于第二运算放大装置19的增益。

其中，对应于直接通过量程选择开关12的预设传输路径：主控制器16根据接收的电磁场信号直接计算实际电磁感应强度值，并输出该实际电磁感应强度值；对应于通过衰减器13连接的预设传输路径：主控制器16根据接收的电磁场信号和衰减器13的衰减信号(即衰减器13的衰减量)计算实际电磁感应强度值，并输出该实际电磁感应强度值；对应于通过第一运算放大装置18连接的预设传输路径：主控制器16根据接收的电磁场信号和第一运算放大装置18的增益计算实际电磁感应强度值，并输出该实际电磁感应强度值；对应于通过第二运算放大装置19连接的预设传输路径：主控制器16根据接收的电磁场信号和第二运算放大装置19的增益计算实际电磁感应强度值，并输出该实际电磁感应强度值。

考虑到现有技术的电磁辐射监测仪的测量范围有限，本实用新型实施例提供的电磁辐射监测仪扩大了电磁辐射检测仪的量程范围，本实用新型实施例提供的大量程范围的电磁辐射监测仪的第一种结构如下：

本实用新型实施例提供的一种大量程范围的电磁辐射监测仪按照被测场(包括电场和磁场)的大小，分为高量程和低量程两个测量档位，在仪器内部电磁场传感器11和预处理装置之间，增加控制电路(该控制电路与量程选择开关12电连接，用于控制量程选择开关12对应的路径)，在进行大量程的电磁场信号测试时，可以由用户选择，也可以自动识别接收到的电磁场信号的强度，电磁场传感器11输出信号(即采集的电磁场信号)在主控制器16的控制下，经过固定的衰减器13，输出给预处理装置(该预处理装置还可以包括运算放大器14)，或者，电磁场传感器11输出信号(即采集的电磁场信号)在主控制器16的控制下，经过第一运算放大装置18和第二运算放大装置19，然后输出至模数转换器15(该预处理装置包括模数转换器15)以及主控制器16，而该主控制器16在进行数据处理时，接收到的模数转换器15发送的数值，根据该数值以及固定的衰减器13的衰减量进行计算，输出得到的最终的场强值。而对于小量程的电磁场信号测试时，由主控制器16进行控制，电磁场传感器11采集的电磁场信号直接输出到预处理装置(该预处理装置还可以包括运算放大器14)，然后输出至模数转换器15其以及主控制器16，而该主控制器16在进行数据处理时，直接根据接收到的模数转换器15发送的数值进行计算，输出得到的最终的场强值。

本实用新型实施例提供的一种大量程范围的电磁辐射监测仪，可以扩大电磁辐射监测仪的电场强度和磁感应强度测试量程。这种设计，能够最大限度利用原有元器件，降低了生产成本；避免不同电磁环境中，需选用不同电磁辐射监测仪，简化工作量、降低对检测人员的能力要求。

考虑到现有技术的电磁辐射监测仪的测量范围有限，本实用新型实施例提供的电磁辐射监测仪扩大了电磁辐射检测仪的量程范围，本实用新型实施例提供的大量程范围的电磁辐射监测仪的第二种结构如下：

电磁场传感器11输出的电磁场信号，由主控制器16进行控制，经过量程选择开关12对应的两路增益不同的运算放大装置(即第一运算放大装置18和第二运算放大装置19)，在进行大量程的电磁场信号测试时，电磁场信号通过增益低的第一运算放大装置18，在进行小量程的电磁场信号测试时，电磁场信通过增益大的第二运算放大装置19；然后上述两个路径输出的电磁场信号(即通过第一运算放大装置18和第二运算放大装置19输出的电磁场信号)再输出到模数转换器15，在主控制器16进行数据处理时，根据两个链路(即上述两个路径的)增益以及模数转换器15发送的数值分别进行数据计算处理，输出得到的场强结果(包括电场强度和磁感应强度)。

本实用新型实施例中的电磁辐射监测仪优选使用第一种结构，第一种结构使用了同一个放大电路(即预处理装置)，使得衰减器13的衰减量相对比较稳定，使得量程选择开关12对应的两个路径的一致性比较好；另外对于大量程的电磁场信号，衰减器13起到保护后端电路的作用，更有优势。

本实用新型实施例提供的一种大量程范围的电磁辐射监测仪，与现有技术中的电磁辐射监测仪的量程固定相比，其能够带来如下有益效果：1、通过量程选择开关12对应多种路径，可以根据接收的电磁场信号确定对应的量程，扩大了电磁辐射监测仪量程范围，使仪器应用范围更为广泛；2、电磁场信号的大量程对应的路径通过衰减器13，通过较小的成本实现量程范围的扩大，且使用相同的预处理装置使不同量程的电路特性一致性好；3、可以通过大小两个量程范围配合，可最大限度的在模数转换器15的线性动态范围内测量，保证了测量的精度。

进一步的，上述大量程范围的电磁辐射监测仪中，预处理装置还包括运算放大器14；

运算放大器14分别与量程选择开关12和模数转换器15电连接，用于接收低量程范围的电磁场信号，输出电磁场信号进行运算放大处理的结果；

或者，

运算放大器14分别与量程选择开关12、衰减器13和模数转换器15电连接，用于接收高量程范围的电磁场信号，输出电磁场信号进行运算放大处理的结果。

具体的，量程选择开关12提供的两种路径，对于大量程的电磁场信号：电磁场传感器11直接通过量程开关直接与运算放大器14电连接，运算放大器14与模数转换器15电连接；对于小量程的电磁场信号，电磁场传感器11通过量程选择开关12选择固定的衰减器13，并通过该固定的衰减器13与运算放大器14电连接，运算放大器14与模数转换器15电连接。

而对应的电磁辐射检测仪的该种结构，使用了同一个放大电路(即运算放大器14)，使得衰减器13的衰减量相对比较稳定，使得量程选择开关12对应的两个路径的一致性比较好；另外对于大量程的电磁场信号，衰减器13起到保护后端电路的作用，更有优势。

进一步的，该大量程范围的电磁辐射监测仪还包括存储器；存储器与主控制器16电连接，用于接收主控制器16发送的实际电磁场强度值，存储实际电磁场强度值；其中，实际电磁场强度值包括以下数据中的一种或多种：实际电场强度值、磁场强度值或磁感应强度值。

具体的，该存储器的作用就是接收主控制器16发送的实际电场强度值、磁场强度值或磁感应强度值，将这些数值进行存储。

进一步的，该大量程范围的电磁辐射监测仪还包括显示器17；显示器17与主控制器16电连接，用于接收主控制器16发送的实际电磁场强度值，显示所述实际电磁场强度值。

进一步的，该大量程范围的电磁辐射监测仪还包括提示装置；主控制器在根据自身的功能检测到量程选择开关的当前量程范围与承载的电磁场信号的量程不匹配时，生成提示指令，将提示指令发送至提示装置；

提示装置与主控制器电连接，用于接收提示指令，根据提示指令提示用户更换量程选择开关的量程范围。

具体的，主控制器本身具有实时检测功能，用于检测量程选择开关的当前量程与该量程选择开关承载的电磁场信号的量程是否匹配，若匹配，则不进行任何处理；若不匹配，则生成提示指令，输出该提示指令至提示装置，以便控制提示装置提醒；

其中，上述提示装置可以是指示灯，也可以是报警器，目前是用于提示用户量程选择开关选择的量程不合理。

本实用新型提供的大量程范围的电磁辐射监测仪，能够通过控制电路和量程选择开关12选择所需要测量量程的范围，本实用新型中是以两个量程范围(即两个量程档位)为例进行说明的，如果两个量程不能满足要求，可以设置多个量程档位。进一步的，衰减器13可以为多个，多个衰减器13的衰减信号不同，且多个不同衰减信号的衰减器13对应多个档位的量程范围；或者，运算放大装置可以为多个，该多个运算放大装置的增益均不同，且多个不同增益的运算放大装置对应多个档位的量程范围。

具体的方法是：在电磁场传感器11和运算放大器14之间，设置多个衰减值不同的衰减器13通路，不同档位量程，通过不同的衰减值衰减器13的通路到达运算放大器14。

或者，在电磁场传感器11和模数转换器15之间，设置多个增益不同的运算放大装置，不同增益的运算放大装置对应不同档位量程，通过不同的增益的通路到达模数转换器15。

本实用新型实施例提供的大量程范围的电磁辐射监测仪，通过选择合适的衰减器13衰减量，或者多个运算放大器14的增益，使得在设计量程范围内的电磁场信号(包括电场信号和磁场信号)，经过上述链路后到达模数转换器15的输入端信号的幅值位于模数转换器15的线性动态范围之内，在保证测量的精度的基础上，扩大量程范围。

进一步的，该大量程范围的电磁辐射监测仪中，电磁场传感器11包括：电场传感器和磁场传感器；电场传感器包括三个，三个电场传感器分别用于采集测量区域的X轴、Y轴和Z轴的电场强度数据；磁场传感器包括三个，三个磁场传感器分别用于采集测量区域的X轴、Y轴和Z轴的磁场强度数据或磁感应强度数据。

具体的，上述电磁场传感器11包括：电场传感器和磁场传感器；由于测量的电场和磁场都是在三维的空间区域，而空间区域包括X轴、Y轴和Z轴，为了测量上述三个方向的电场信号或者磁场信号，而该电场传感器包括三个，三个电场传感器分别用于采集测量区域的X轴、Y轴和Z轴的电场强度数据；磁场传感器包括三个，三个磁场传感器分别用于采集测量区域的X轴、Y轴和Z轴的磁场强度数据或磁感应强度数据。

进一步的，该大量程范围的电磁辐射监测仪中，运算放大器14包括：电场运算放大器14和磁场运算放大器14；

电场运算放大器14包括三个，三个电场运算放大器14分别用于输出对应的电场传感器采集的测量区域的X轴、Y轴和Z轴的电场强度数据的运算处理结果；

磁场运算放大器14包括三个，三个磁场运算放大器14分别用于输出对应的磁场传感器采集的测量区域的X轴、Y轴和Z轴的磁场强度数据或磁感应强度数据的运算处理结果。

具体的，测量的电场和磁场都是在三维的空间区域，而空间区域包括X轴、Y轴和Z轴，同样为了对测量的上述三个方向的电场信号或者磁场信号进行运算处理，该运算放大器14同样包括三个电场运算放大器14和磁场运算放大器14，分别对应于测量区域的X轴、Y轴和Z轴的电场强度数据的运算处理结果以及测量区域的X轴、Y轴和Z轴的磁场强度数据或磁感应强度数据的运算处理结果。

进一步的，该大量程范围的电磁辐射监测仪中，衰减器13包括：电场衰减器13和磁场衰减器13；电场衰减器13包括三个，三个电场衰减器13分别与对应于测量区域的X轴、Y轴和Z轴的电场传感器和电场运算放大器14电连接；磁场衰减器13包括三个，三个磁场衰减器13分别与对应于测量区域的X轴、Y轴和Z轴的磁场传感器和磁场运算放大器14电连接。

具体的，测量的电场和磁场都是在三维的空间区域，而空间区域包括X轴、Y轴和Z轴，同样为了对测量的上述三个方向的电场信号或者磁场信号进行运算处理，该衰减器13包括三个电场衰减器13和磁场衰减器13，分别对应于测量区域的X轴、Y轴和Z轴的处理以及测量区域的X轴、Y轴和Z轴的电场强度数据、磁场强度数据或磁感应强度数据的处理。

进一步的，该大量程范围的电磁辐射监测仪中，电磁辐射监测仪包括：探头和主机；探头中设置有电磁场传感器；主机中设置有量程选择开关，主控制器，预处理装置，存储器，显示器，提示装置，衰减器和/或两个运算放大装置；

或者，探头中设置有电磁场传感器，量程选择开关，主控制器，预处理装置，存储器，提示装置，衰减器和/或两个运算放大装置；主机中设置有显示器。

具体的，上述大量程范围的电磁辐射监测仪包括探头和主机，而上述探头中设置有电磁场传感器11(即电场传感器和/或磁场传感器)，而基于电磁辐射监测仪的一种结构，上述主机中设置有主控制器16，预处理装置，存储器，显示器17、提示装置和衰减器13；基于电磁辐射监测仪的另一种结构，上述主机中设置有主控制器16，预处理装置，存储器，显示器17、提示装置、第一运算放大装置18和第二运算放大装置19；上述探头和主机相配合形成电磁辐射监测仪，首先采集电磁场信号(即包括电场信号和/或磁场信号)，然后对采集的电磁场信号进行处理。

或者，基于电磁辐射监测仪的一种结构，上述探头中设置有电磁场传感器11(即电场传感器和/或磁场传感器)，量程选择开关12，主控制器16，预处理装置，存储器，显示器、提示装置和衰减器13；或者，基于电磁辐射监测仪的另一种结构，上述探头中设置有电磁场传感器11(即电场传感器和/或磁场传感器)，量程选择开关12，主控制器16，预处理装置，存储器，显示器、提示装置、第一运算放大装置18和第二运算放大装置19；对应的，主机中设置有显示器17。上述探头和主机相配合形成电磁辐射监测仪，首先采集电磁场信号(即包括电场信号和/或磁场信号)，然后对采集的电磁场信号进行处理。

本实用新型提供的一种大量程范围的电磁辐射监测仪，在运算放大器14、模数转换器15及主控制器16的等元器件及其连接顺序的基础上，于前端增设一条运算放大链路及相应的链路选择开关，上述电磁场数据采集电路(即电磁场传感器11)，用于低量程测试的同时，增加一条新增衰减器13的并行链路，用于高量程电磁场数据采集。衰减器13能够将检测到的高量程信号调整至模数转换器15的适宜动态量程范围，进而输入后端的主控制器16，在显示器17上显示实际电磁场值，完成高量程信号数据采集过程。实现了扩大电磁辐射监测仪电场及磁场测试量程的目的。具体的，扩大量程后电场及磁场数据采集过程示意图如图2和图3所示。

上述大量程范围的电磁辐射监测仪在使用过程中，可依据实际电磁环境选择适宜量程的采集链路，对不同范围的电磁场进行选择性监测。在使用小量程测量时，如果测量值超过小量程的范围，则提示用户测试值超量程，提醒用户更换更大的量程。

本实用新型实施例提供的一种大量程范围的电磁辐射监测仪，与现有技术中的电磁辐射监测仪的量程固定相比，其能够带来如下有益效果：1、通过量程选择开关对应多种路径，可以根据接收的电磁场信号确定对应的量程，扩大了电磁辐射监测仪量程范围，使仪器应用范围更为广泛；2、电磁场信号的大量程对应的路径通过衰减器，通过较小的成本实现量程范围的扩大，且使用相同的预处理装置使不同量程的电路特性一致性好；3、可以通过大小两个量程范围配合，可最大限度的在模数转换器的线性动态范围内测量，保证了测量的精度。

下面结合具体的实施例以及图3对本实用新型提供大量程范围的电磁辐射监测仪进行说明：

以某型号电磁辐射监测仪为例，在内部增设高量程运算放大链路，即电磁辐射监测仪内同时包含一条低量程放大链路及一条高量程放大链路。

低量程电场值，经原有电场采集链路得到电场强度值。其中AD转换器的动态量程为106dB，可处理5mV/m～1kV/m的低量程电场强度信号。测量高量程电场强度时，则通过量程选择开关切换至经另一路并行运算放大链路中。传感器将采集到的电场强度转换为电信号，经衰减器作用，电信号衰减40dB，调整至AD转换器适宜分辨区域范围内，经AD转换器作用后转换为数字信号，输入数字信号处理器及主控单元，即可在显示单元读取实际电场强度值。通过新增衰减器，可测量500mV/m～100kV/m的高量程电场强度值。即通过增设一条运算放大链路，将电场强度的测试范围由5mV/m～1kV/m拓展至5mV/m～100kV/m。

可通过同样的思路，扩大磁感应强度的测试量程。低量程磁感应强度，经原有磁场采集链路得到磁感应强度值。其中，仪器内设磁场采集装置中，AD转换器的动态量程为110dB，可处理0.3nT～100μT的低量程磁感应强度信号。高量程磁感应强度测试过程中，则通过量程选择开关切换至经另一路并行运算放大链路中。传感器将采集到的磁感应强度转换为电信号，经衰减器作用，电信号衰减40dB，调整至A/D转换器适宜分辨区域范围内，经A/D转换器作用后转换为数字信号，输入数字信号处理器及主控单元，即可在显示单元读取实际磁感应强度值。通过新增衰减器，可测量30nT～10mT的高量程电场强度值。即通过增设一条运算放大链路，将电场强度的测试范围由0.3nT～100μT拓展至0.3nT～10mT。

大量程电磁辐射监测仪电路示意图见图3。其中，电磁辐射监测仪探头内置正交全向电场及磁场传感器。

电场传感器由x、y、z三个正交的电场传感器组成。电场信号分别经x轴、y轴、z轴传感器转化为电信号，随后各自进入x轴、y轴、z轴运算放大链路。小量程信号测试过程中，将电场量程选择开关切换至直通运算放大链路，通过直通电路分别经x轴、y轴、z轴运算放大器的信号放大作用后，各自输入x轴、y轴、z轴模/数转换器，转换为数字信号后输入数据处理及控制存储单元。测试大量程电场时，将电场量程选择开关切换至衰减器运算放大链路，大量程信号通过衰减器衰减40dB，再经x轴、y轴、z轴运算放大器的信号放大作用后，输入模数转换器的信号幅值位于其线性动态范围之内，经x轴、y轴、z轴模/数转换器转换为数字信号后，输入数据处理及控制存储单元。

在数据处理及控制存储单元内，通过公式E＝(Ex²+Ey²+Ez²)^1/2计算得到电场总场强值，最终在显示单元得到小量程电场在x、y、z三个方向的电场分量值Ex、Ey、Ez及电场总场强值E。

磁场传感器由x、y、z三个正交的磁场传感器组成。磁场信号分别经x轴、y轴、z轴传感器转化为电信号，随后各自进入x轴、y轴、z轴运算放大链路。小量程信号测试过程中，将磁场量程选择开关切换至直通运算放大链路，通过直通电路分别经x轴、y轴、z轴运算放大器的信号放大作用后，各自输入x轴、y轴、z轴模/数转换器，转换为数字信号后输入数据处理及控制存储单元。测试大量程磁场时，将磁场量程选择开关切换至衰减器运算放大链路，大量程信号通过衰减器衰减40dB，再经x轴、y轴、z轴运算放大器的信号放大作用后，输入模数转换器的信号幅值位于其线性动态范围之内，经x轴、y轴、z轴模/数转换器转换为数字信号后，输入数据处理及控制存储单元。

在数据处理及控制存储单元内，通过公式H＝(Hx²+Hy²+Hz²)^1/2计算得到电场总场强值，最终在显示单元得到小量程电场在x、y、z三个方向的磁场分量值Hx、Hy、Hz及磁场总场强值H。

应引起注意的是，依据《高压交流架空送电线路、变电站工频电场和磁场测量方法》(DL/T988-2005)测量要求，工频电场及工频磁场测试过程中，测试人员应离测量仪表的探头足够远，一般情况下至少2.5m。因此，本监测仪所设计的探头与主机通过2.5m以上的光纤连接，主机包括电磁场值显示单元在内，以满足测量方法要求。测试人员架设好内置电场及磁场传感器的探头后，通过以光纤连接的主机进行测量模式切换及电磁场值读数等操作。

本实用新型实施例提供的一种大量程范围的电磁辐射监测仪，与现有技术中的电磁辐射监测仪的量程固定相比，其能够带来如下有益效果：1、通过量程选择开关对应多种路径，可以根据接收的电磁场信号确定对应的量程，扩大了电磁辐射监测仪量程范围，使仪器应用范围更为广泛；2、电磁场信号的大量程对应的路径通过衰减器，通过较小的成本实现量程范围的扩大，且使用相同的预处理装置使不同量程的电路特性一致性好；3、可以通过大小两个量程范围配合，可最大限度的在模数转换器的线性动态范围内测量，保证了测量的精度。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种大量程范围的电磁辐射监测仪，其特征在于，包括：电磁场传感器、量程选择开关、主控制器、预处理装置、衰减器和/或至少两个运算放大装置；

所述电磁场传感器，用于采集电磁场信号；

所述量程选择开关的一端与所述电磁场传感器电连接，并通过两条预设传输路径与另一端连接的所述预处理装置电连接，用于接收触发量程范围选择的控制信号，根据所述控制信号启动与选择的量程范围对应的传输路径；其中，所述两条预设传输路径包括：直接连接和通过衰减器连接；或者，通过至少两个运算放大装置连接；且分别对应低量程范围和高量程范围；所述低量程范围对应的运算放大装置的增益大于所述高量程范围对应的运算放大装置的增益，所述预处理装置至少包括模数转换器；

所述主控制器分别与所述量程选择开关和所述预处理装置电连接，用于接收所述预处理装置发送的电磁场信号，输出所述电磁场信号对应的实际电磁场强度值。

2.根据权利要求1所述的大量程范围的电磁辐射监测仪，其特征在于，所述预处理装置还包括运算放大器；

所述运算放大器分别与所述量程选择开关和所述模数转换器电连接，用于接收低量程范围的电磁场信号，输出所述电磁场信号进行运算放大处理的结果；

或者，

所述运算放大器分别与所述量程选择开关、所述衰减器和所述模数转换器电连接，用于接收高量程范围的电磁场信号，输出所述电磁场信号进行运算放大处理的结果。

3.根据权利要求2所述的大量程范围的电磁辐射监测仪，其特征在于，还包括存储器；

所述存储器与所述主控制器电连接，用于接收所述主控制器发送的实际电磁场强度值，存储所述实际电磁场强度值；其中，所述实际电磁场强度值包括以下数据中的一种或多种：实际电场强度值、磁场强度值或磁感应强度值。

4.根据权利要求3所述的大量程范围的电磁辐射监测仪，其特征在于，还包括显示器；

所述显示器与所述主控制器电连接，用于接收所述主控制器发送的实际电磁场强度值，显示所述实际电磁场强度值。

5.根据权利要求4所述的大量程范围的电磁辐射监测仪，其特征在于，还包括提示装置；

所述主控制器在根据自身的功能检测到所述量程选择开关的当前量程范围与承载的电磁场信号的量程不匹配时，生成提示指令，将所述提示指令发送至所述提示装置；

所述提示装置与所述主控制器电连接，用于接收所述提示指令，根据所述提示指令提示用户更换量程选择开关的量程范围。

6.根据权利要求5所述的大量程范围的电磁辐射监测仪，其特征在于，所述衰减器为多个，多个所述衰减器的衰减信号不同，且多个不同衰减信号的所述衰减器对应多个档位的量程范围；

或者，所述运算放大装置为多个，多个所述运算放大装置的增益均不同，且多个不同增益的所述运算放大装置对应多个档位的量程范围。

7.根据权利要求6所述的大量程范围的电磁辐射监测仪，其特征在于，所述电磁场传感器包括：电场传感器和磁场传感器；

所述电场传感器包括三个，三个所述电场传感器分别用于采集测量区域的X轴、Y轴和Z轴的电场强度数据；

所述磁场传感器包括三个，三个所述磁场传感器分别用于采集测量区域的X轴、Y轴和Z轴的磁场强度数据或磁感应强度数据。

8.根据权利要求7所述的大量程范围的电磁辐射监测仪，其特征在于，所述运算放大器包括：电场运算放大器和磁场运算放大器；

所述电场运算放大器包括三个，三个所述电场运算放大器分别用于输出对应的电场传感器采集的测量区域的X轴、Y轴和Z轴的电场强度数据的运算处理结果；

所述磁场运算放大器包括三个，三个所述磁场运算放大器分别用于输出对应的磁场传感器采集的测量区域的X轴、Y轴和Z轴的磁场强度数据或磁感应强度数据的运算处理结果。

9.根据权利要求8所述的大量程范围的电磁辐射监测仪，其特征在于，所述衰减器包括：电场衰减器和磁场衰减器；

所述电场衰减器包括三个，三个所述电场衰减器分别与对应于测量区域的X轴、Y轴和Z轴的电场传感器和电场运算放大器电连接；

所述磁场衰减器包括三个，三个所述磁场衰减器分别与对应于测量区域的X轴、Y轴和Z轴的磁场传感器和磁场运算放大器电连接。

10.根据权利要求9所述的大量程范围的电磁辐射监测仪，其特征在于，所述电磁辐射监测仪包括：探头和主机；

所述探头中设置有所述电磁场传感器；所述主机中设置有所述量程选择开关，所述主控制器，所述预处理装置，所述存储器，所述显示器，所述提示装置，所述衰减器和/或两个所述运算放大装置；

或者，所述探头中设置有所述电磁场传感器，所述量程选择开关，所述主控制器，所述预处理装置，所述存储器，所述提示装置，所述衰减器和/或两个所述运算放大装置；所述主机中设置有所述显示器。