一种瞬态电场传感器，包括一电场天线部、一电磁屏蔽管和一电磁屏蔽输出盒相互连接,以及两个同轴电缆,其特征在于，所述电场天线部包括对称设置的两个天线探头、两个支撑件、以及两个镜面圆板，所述两个镜面圆板重合对称重叠设置，所述两个支撑件分别间隔相对设置于所述两个镜面圆板的中心，所述两个天线探头分别间隔对称设置于所述两个支撑件上，所述天线探头为渐进圆锥，所述镜面圆板、所述支撑件、所述天线探头的中心线重合，所述两个同轴电缆的一端分别与所述两个渐进圆锥的锥尖电连接，所述两个同轴电缆的另一端穿过所述支撑件，由所述镜面圆板的圆周外侧引出，进入所述电磁屏蔽管及所述电磁屏蔽输出盒，由所述电磁屏蔽输出盒引出。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种传感器，特别涉及到一种瞬态电场传感器。
技术介绍
随着科技的进步，越来越多的电子设备能产生瞬态电磁场，这些设备就会对其它的设备产生电磁干扰，成为干扰源。因此，如何检测这些干扰源及其强度从而采取保护和屏蔽措施就显得越来越迫切了。而利用瞬态电场传感器探测瞬态电场就可以实现这一目标。根据不同的物理定律或物理现象，比如天线感应、等效电荷、电光效应和偏振光干涉等，可以制作出不同特点的电场传感器。它们适用于探测的电场强度有所不同、也有不同的灵敏度、频响特性和适用领域。这其中，用等效电荷法制作的瞬态电场微分传感器可以测量高频、高强度的电场，是较理想的强瞬态电场传感器。这种传感器是利用导体天线在电场中产生感应电荷，进而产生感生电动势即感应电压，感应电压与天线所在位置的电场强度变化率呈线性相关，再通过对其进行积分处理就可以得到该点的磁场强度。这种传感器是利用等效电荷方法确定传感器渐进锥形天线的形状，等效电荷方法的基本原理是先假定空间中存在静态线性电荷分布Γeq，称为等效电荷分布，使得总电荷为零，这个电荷分布产生的电势分布可以得到，选择两个等势面完全包含电荷Γeq，使得等势面为理想导体，选择合适的等势面使得内部电荷分布不受外场干扰，选取的等势面就可以确定天线形状。传统的麦克斯韦方程确定天线的方法计算量复杂，无法从表达式中确定天线的电感电容等特性。
技术实现思路
为了实现电场传感器的高宽带，高灵敏度性能，并简化计算过程，本技术提供了一种基于等效电荷法的渐进圆锥形天线的高功率瞬态电场传感器。一种瞬态电场传感器，包括一电场天线部、一电磁屏蔽管和一电磁屏蔽输出盒相互连接,以及两个同轴电缆，所述电场天线部包括对称设置的两个天线探头、两个支撑件、以及两个镜面圆板，所述两个镜面圆板重合对称重叠设置，所述两个支撑件分别间隔相对设置于所述两个镜面圆板的中心，所述两个天线探头分别间隔对称设置于所述两个支撑件上，所述天线探头为渐进圆锥，所述镜面圆板、所述支撑件、所述天线探头的中心线重合，所述两个同轴电缆的一端分别与所述两个渐进圆锥的锥尖电连接，所述两个同轴电缆的另一端穿过所述支撑件，由所述镜面圆板的圆周外侧引出，进入所述电磁屏蔽管及所述电磁屏蔽输出盒，由所述电磁屏蔽输出盒引出所述天线探头的渐进圆锥形用极坐标系函数关系描述表示，其中h代表天线高度，θ为极角，k为常数。相比传统的有源电场积分传感器，本技术的瞬态电场传感器，其采用渐进圆锥形的天线探头，这种无源的天线探头能很好的过滤电离辐射造成的电信号干扰，只获取电磁辐射产生的电场值，并巧妙地利用了同轴电缆的屏蔽作用克服电场的干扰，把感应出的电压信号经过同轴电缆从探头传输出来，有效的减少了测量信号在传输过程中产生的耦合干扰。同时，相比有源电场积分传感器，这种传感器由于内部是无源器件，实际测量过程中不会受到射线类的电离辐射产生的干扰。输出信号在与示波器等检测设备连接时，直接用SMA连接头即可，有效降低信号的衰减和防止信号发生畸变。而且，与一般的无源器件一样，这种传感器本身不存在测量的电场强度的上限。如果受到后面其它的有源连接设备饱和条件的限制，可以通过对天线传出的输出信号添加适当倍数的衰减器来消除该饱和现象，只要对最后得到的结果进行相应倍数的还原即可得到衰减前的信号大小。附图说明图1为本技术瞬态电场传感器的结构示意图。图2为本技术瞬态电场传感器的分解结构图。图3为本技术瞬态电场传感器的电场天线部的结构示意图。图4为本技术瞬态电场传感器的电场天线部的镜面圆板的结构示意图。图5为本技术瞬态电场传感器的电场天线部的支撑件的结构示意图。图6为本技术瞬态电场传感器的电场天线部的天线探头的结构示意图。图7为本技术瞬态电场传感器的电磁屏蔽输出盒的结构示意图。图8为本技术瞬态电场传感器的电磁屏蔽输出盒的分解结构示意图。图9为本技术瞬态电场传感器的电磁屏蔽输出盒与电磁屏蔽管之间的固定板的示意图。图10为本技术瞬态电场传感器的等效电路图。图11为本技术瞬态电场传感器输出波形及积分波形对比图。图12为本技术瞬态电场传感器积分波形及激励源波形对比图。图13为本技术瞬态电场传感器灵敏度校准曲线。主要元件符号说明电场天线部10电磁屏蔽管20电磁屏蔽输出盒30金属固定板70第一固定孔72第二固定孔74瞬态电场传感器100镜面圆板110第一通孔112第二通孔114电磁屏蔽固定件116支撑件120第一端122第二端124天线探头130圆帽132圆锥头134封闭空间300壳体310输入孔312输出孔316同轴电缆810如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本技术。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的阐述，参照附图。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。此外应理解，在阅读了本技术讲授的内容后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。请参阅图1及图2，本技术提供一种瞬态电场传感器100，其包括一电场天线部10、一电磁屏蔽管20、一电磁屏蔽输出盒30、以及两个同轴电缆810。所述电场天线部10固定于所述电磁屏蔽管20的一端，该电磁屏蔽管20的另一端与所述电磁屏蔽输出盒30固定。所述两个同轴电缆810的一端在所述电磁屏蔽输出盒30输出，另外一端穿过所述电磁屏蔽管20进入所述天线探测部10。请参见图3，所述电场天线部10包括具有相同结构的两个天线探头130，具有相同结构的两个支撑件120，以及具有相同结构的两个镜面圆板110。所述两个镜面圆板110对称设置，并重合对称固定在一起。所述两个支撑件120分别间隔设置在所述两个镜面圆板110的中心。所述两个天线探头130分别设置在所述两个支撑件120上。所述镜面圆板110，所述支撑件120，以及所述天线探头130具有相同的对称轴。所述支撑件120设置于所述镜面圆板110中心，将所述天线探头130支撑。换言之，所述支撑件120的一端固定与所述镜面圆板110的中心，另一端固定所述天线探头130。请参见图4，所述镜面圆板110为具有一定厚度的圆板，其材料为金属。本实施例中，所述镜面圆板110的厚度为3mm，其材料为金属铜。所述镜面圆板110中心具有一个圆形的第一通孔112。该第一通孔112与所述镜面圆板110具有相同的圆心。所述第一通孔112侧壁上具有一第二通孔114，该第二通孔114沿着所述镜面圆板110的半径方向延伸，一直到所述镜面圆板110的圆周侧壁。可以理解，根据需要，所述镜面圆板110还可以具有多个固定孔，用于将所述两个镜面圆板110重叠对称固定在一起。固定方式不限，可以用粘结本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种瞬态电场传感器，包括一电场天线部、一电磁屏蔽管和一电磁屏蔽输出盒相互连接,以及两个同轴电缆,其特征在于，所述电场天线部包括对称设置的两个天线探头、两个支撑件、以及两个镜面圆板，所述两个镜面圆板重合对称重叠设置，所述两个支撑件分别间隔相对设置于所述两个镜面圆板的中心，所述两个天线探头分别间隔对称设置于所述两个支撑件上，所述天线探头为渐进圆锥形，所述镜面圆板、所述支撑件、所述天线探头的中心线重合，所述两个同轴电缆的一端分别与所述两个渐进圆锥的锥尖电连接，所述两个同轴电缆的另一端穿过所述支撑件，由所述镜面圆板的圆周外侧引出，进入所述电磁屏蔽管及所述电磁屏蔽输出盒，由所述电磁屏蔽输出盒引出，所述天线探头的渐进圆锥形用极坐标系函数关系描述表示，其中h代表天线高度，θ为极角，k为常数。
【技术特征摘要】
1.一种瞬态电场传感器，包括一电场天线部、一电磁屏蔽管和一电磁屏蔽输出
盒相互连接,以及两个同轴电缆,其特征在于，所述电场天线部包括对称设置的
两个天线探头、两个支撑件、以及两个镜面圆板，所述两个镜面圆板重合对称
重叠设置，所述两个支撑件分别间隔相对设置于所述两个镜面圆板的中心，所
述两个天线探头分别间隔对称设置于所述两个支撑件上，所述天线探头为渐进
圆锥形，所述镜面圆板、所述支撑件、所述天线探头的中心线重合，所述两个
同轴电缆的一端分别与所述两个渐进圆锥的锥尖电连接，所述两个同轴电缆的
另一端穿过所述支撑件，由所述镜面圆板的圆周外侧引出，进入所述电磁屏蔽
管及所述电磁屏蔽输出盒，由所述电磁屏蔽输出盒引出，所述天线探头的渐进
圆锥形用极坐标系函数关系描述表示，其中h代
表天线高度，θ为极角，k为常数。
2.如权利要求1所述的瞬态电场传感器，其特征在于，所述两个镜面圆板的每个
镜面圆板中心具有一个与该镜面圆板同心的圆形的第一通孔，该第一通孔侧壁
上具有一第二通孔，该第二通孔沿着所述镜面圆板的半径方向延伸。
3.如权利要求2所述的瞬态电场传感器，其特征在于，所述两个镜面圆板通过螺
母固定在一起。
4.如权利要求2所述的瞬态电场传感器，其特征在于，所述支撑件为中空的管状
结构，其具有一第一端和一与所述第一端相对的第二端，所述支撑件的第一端
固定于所述镜面圆板并盖所述镜面圆板的第一通孔，所述第二端用于支撑所述
天线探头。
5.如权利要求4所述的瞬态电场传感器，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨超，孟萃，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：北京;11
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