一種電磁脈沖磁場探頭時域校準方法技術

本發明專利技術涉及一種電磁脈沖磁場探頭時域校準方法，該方法可在時域對電磁脈沖磁場探頭進行校準。其方法是：校準試驗在平行板傳輸線工作空間內進行，平行板傳輸線的錐形過渡段與脈沖信號源經同軸電纜和轉接頭連接，平行板傳輸線的終端連接匹配負載，數字示波器通過屏蔽射頻信號線連接標準天線或待校準探頭，脈沖信號源向平行板傳輸線饋入脈沖電壓信號，在平行板傳輸線工作空間內形成脈沖磁場，數字示波器記錄標準接收天線或待校準磁場探頭測得的電壓信號波形，通過一定的算法對測得電壓信號進行處理后得到待校準磁場探頭的時域傳遞函數，實現與標準接收天線同頻段的被測磁場探頭的時域校準。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種電磁脈沖磁場探頭時域校準方法，屬于瞬態電磁脈沖磁場測量領域，為瞬態電磁脈沖磁場測量設備提供校準方法。
技術介紹
電磁脈沖測量是電磁脈沖實驗的一個重要環節，電磁脈沖測量需要獲得待測電場或磁場的時域波形，因此需要對測量電磁脈沖電場或磁場的探頭(設備)在時域直接進行校準。常用的磁場探頭校準方法主要在頻域進行校準，該方法在校準過程中信號源輸出特定幅值、特定頻率的連續波信號，通過對比產生的場強值和待測電場探頭的讀數達到校準的目的。一次測量僅能在單個頻點對磁場探頭進行校準，需經過多次測量才能實現對待測磁場探頭工作頻段的校準，該方法校準實驗過程復雜，消耗時間長，不適用于電磁脈沖磁場探頭的時域校準。隨著電磁脈沖的應用領域的拓展，電磁脈沖探頭的時域校準方法越來越受到重視，1999年第六屆全國抗輻射電子學與電磁脈沖學術交流會論文集361-369頁《脈沖電磁場測量系統的校準方法》一文公開了利用TEM小室校準電磁脈沖磁場探頭的方法，該裝置采用標準場法，TEM小室結構復雜，造價高，使用不便。2010年第十五屆全國核電子學與核探測技術學術年會論文集566-571頁《甚低頻電磁脈沖探測器標定方法的研究》一文公開了利用有界波模擬器進行甚低頻磁場探頭標定的方法，該方法只得到了脈沖峰值的校準系數，不能得到脈沖探頭的時域傳遞函數，實現脈沖時域的全波形校準。針對上述存在的問題，本專利技術提供了一種電磁脈沖磁場探頭時域校準方法，利用平行板傳輸線，采用標準天線法，在時域完成電磁脈沖磁場探頭的校準工作。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種電磁脈沖磁場探頭時域校準方法，該校準方法的優點是：采用標準天線法，整個校準工作空間在平行板傳輸線內進行，校準工作操作簡單方便，能夠獲取電磁脈沖磁場探頭的時域傳遞函數，實現電磁脈沖磁場探頭的時域校準。本專利技術提供的電磁脈沖磁場探頭時域校準方法可方便地完成電磁脈沖磁場探頭的時域校準。本專利技術所述的電磁脈沖電場探頭時域校準方法，該裝置包括平行板傳輸線，錐形過渡段，轉接頭，匹配負載，同軸電纜，脈沖信號源，標準接收天線，屏蔽射頻信號線，數字示波器。其方法是：校準試驗在平行板傳輸線工作空間內進行，平行板傳輸線的錐形過渡段與脈沖信號源經同軸電纜和轉接頭連接，平行板傳輸線的終端連接匹配負載，數字示波器通過屏蔽射頻信號線連接標準天線或待校準探頭，脈沖信號源向平行板傳輸線饋入脈沖電壓信號，在平行板傳輸線工作空間內形成脈沖磁場，數字示波器記錄標準接收天線或待校準磁場探頭測得的電壓信號波形，通過一定的算法對測得電壓信號進行處理后得到待校準磁場探頭的時域傳遞函數，實現與標準接收天線同頻段的被測磁場探頭的時域校準。平行板傳輸線兩端過渡段為錐形結構，平行板傳輸線平行段的上下和水平位置的1/3空間范圍內，為該裝置的工作空間。該空間的電磁場在水平方向滿足場均勻性的要求，歸一化場均勻性小于3dB。磁場探頭校準所用的標準天線的帶寬應與被校準探頭的帶寬保持一致。被校準探頭或標準天線放置在同一位置，并且中心處于工作空間內。標準接收天線采用寬帶天線/環形天線，標準接收天線已經過計量檢定，頻域天線因子已知。校準過程中脈沖信號源采用穩定輸出的脈沖信號源，其輸出脈沖信號前沿為2-10微秒，輸出脈沖寬度為10-50微秒。該方法按以下步驟進行：S1：在平行板傳輸線工作空間內放置標準接收天線，調整標準接收天線中心使其位于距離上下板面中間的高度，標準接收天線平面與平行板傳輸線的側面平行，連接好測試設備；S2：脈沖信號源向平行板傳輸線饋入脈沖信號u(t)，數字示波器記錄標準接收天線接收到的電壓信號波形u0(t)，其中t為測量時間；S3：關閉脈沖信號源輸出，撤掉標準接收天線，在標準接收天線位置放置待校準磁場探頭，磁場探頭方向與標準磁環天線一致；S4：打開脈沖信號源，輸出脈沖信號波形不變仍為u(t)，數字示波器(9)記錄待校準磁場探頭測得電壓信號波形u1(t)；S5：u0(t)、u1(t)分別經傅里葉變換得U0(w)、U1(w)，標準接收天線頻域天線因子H0(w)已知，則待校準磁場探頭頻域天線因子H1(w)＝U0(w)×H0(w)/U1(w)，其中w＝2πf，為角頻率；S6：H1(w)經反傅里葉變換后得到待校準磁場探頭時域傳遞函數h1(t)，即磁場探頭時域天線因子，校準結束。信號測量設備示波器帶寬應大于200MHz。本專利技術所述的校準方法的優點如下：采用標準天線法，整個校準工作空間在平行板傳輸線內進行，校準工作操作簡單方便，能夠獲取電磁脈沖磁場探頭的時域傳遞函數，實現脈沖磁場探頭的時域校準。本專利技術提供的電磁脈沖磁場探頭時域校準方法可方便地完成電磁脈沖磁場探頭的時域校準。附圖說明圖1試驗設施布置示意圖圖2校準試驗流程圖其中：1、平行板傳輸線，2、錐形過渡段，3、轉接頭，4、匹配負載，5、同軸電纜，6、脈沖信號源，7、標準接收天線，8、屏蔽射頻信號線，9、數字示波器。具體實施方式下面結合附圖及實施例對本專利技術的
技術實現思路
作進一步的描述。實施例一如圖1所示，本實施例提供的用于電磁脈沖磁場探頭時域校準裝置包括平行板傳輸線1，錐形過渡段2，轉接頭3，匹配負載4，同軸電纜5，脈沖信號源6，標準接收天線7，屏蔽射頻信號線8，數字示波器9。校準過程中，所述脈沖信號源6和數字示波器9放置在平行板傳輸線1的外部，被校準探頭或所述標準接收天線7放置在所述平行板傳輸線1平行段的上下和水平位置的1/3空間范圍內。該空間的電磁場在水平方向滿足場均勻性的要求，頻率范圍20Hz-2MHz，歸一化場均勻性小于3dB。所述平行板傳輸線1的錐形過渡段2與所述脈沖信號源6經同軸電纜5和轉接頭3連接，平行板傳輸線1的終端連接所述匹配負載4，所述數字示波器9通過所述屏蔽射頻信號線8連接所述標準接收天線7或待校準探頭，所述脈沖信號源6向所述平行板傳輸線1饋入脈沖電壓信號，在所述平行板傳輸線1工作空間內形成脈沖磁場。所述的脈沖信號源6采用穩定輸出的脈沖信號源，其輸出脈沖信號前沿為2-10微秒，輸出脈沖寬度為10-50微秒。所述數字示波器9用于記錄標準接收天線及待校準磁場探頭測得電壓信號波形，其帶寬為200MHz。所述標準接收天線7采用圓形磁環天線，天線平面與所述平行板傳輸線1的平行段側面平行，標準接收天線已經過計量檢定，頻域天線系數在校準證本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電磁脈沖磁場探頭時域校準方法，其特征在于該方法包括平行板傳輸線(1)，錐形過渡段(2)，轉接頭(3)，匹配負載(4)，同軸電纜(5)，脈沖信號源(6)，標準接收天線(7)，屏蔽射頻信號線(8)，數字示波器(9)；校準試驗在平行板傳輸線(1)工作空間內進行，平行板傳輸線(1)的錐形過渡段(2)與脈沖信號源(6)經同軸電纜(5)和轉接頭(3)連接，平行板傳輸線(1)的終端連接匹配負載(4)，數字示波器(9)通過屏蔽射頻信號線(8)連接標準接收天線(7)或待校準探頭，脈沖信號源(6)向平行板傳輸線(1)饋入脈沖電壓信號，在平行板傳輸線(1)工作空間內形成脈沖磁場，數字示波器(9)記錄標準接收天線(7)或待校準磁場探頭測得的電壓信號波形，通過一定的算法對測得電壓信號進行處理后得到待校準磁場探頭的時域傳遞函數，實現與標準接收天線(7)同頻段的被測磁場探頭的時域校準。

【技術特征摘要】
1.一種電磁脈沖磁場探頭時域校準方法，其特征在于該方法包括平行板傳
輸線(1)，錐形過渡段(2)，轉接頭(3)，匹配負載(4)，同軸電纜(5)，脈
沖信號源(6)，標準接收天線(7)，屏蔽射頻信號線(8)，數字示波器(9)；
校準試驗在平行板傳輸線(1)工作空間內進行，平行板傳輸線(1)的錐形過
渡段(2)與脈沖信號源(6)經同軸電纜(5)和轉接頭(3)連接，平行板傳
輸線(1)的終端連接匹配負載(4)，數字示波器(9)通過屏蔽射頻信號線(8)
連接標準接收天線(7)或待校準探頭，脈沖信號源(6)向平行板傳輸線(1)
饋入脈沖電壓信號，在平行板傳輸線(1)工作空間內形成脈沖磁場，數字示波
器(9)記錄標準接收天線(7)或待校準磁場探頭測得的電壓信號波形，通過
一定的算法對測得電壓信號進行處理后得到待校準磁場探頭的時域傳遞函數，
實現與標準接收天線(7)同頻段的被測磁場探頭的時域校準。
2.如權利要求1所述的電磁脈沖磁場探頭時域校準方法，其特征在于：校
準過程中信號源采用脈沖信號源(6)，其輸出脈沖信號前沿為2μs-10μs，輸
出脈沖寬度為10μs-50μs。
3.如權利要求1所述的電磁脈沖磁場探頭時域校準方法，其特征在于：所
述標準接收天線(7)采用寬帶天線/環形天線。
4.如權利要求1所述的電磁脈沖磁場探頭時域校準方法，其特征在于：所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張雪芹，李欣，梁睿，曹保鋒，范江兵，李鵬，龐新良，馬彥，
申請(專利權)人：中國人民解放軍六三九七三部隊，
類型：發明
國別省市：北京;11