一种差分式空间电磁脉冲微分传感器制造技术

本实用新型专利技术公开一种差分式空间电磁脉冲微分传感器，包括感应装置、同轴电缆、卡槽和同轴接头，感应装置由天线罩、梭型感应器、传感器圆形底板组成，同轴电缆由同轴电缆内导体和同轴电缆外导体组成，同轴电缆一端与传感装置连接另一端安装同轴接头，两条同轴电缆平行敷设两端采用卡槽进行卡扣固定，同轴接头用于与外部仪器连接。本实用新型专利技术仅有一个感应器的情况下，实现了差分信号的输出，具备偶极子传感器的差分功能，消除由于偶极子两极子位置不同引入的测量误差，能够对空间电磁脉冲信号进行精确测量，同时具备体积小、结构简单、性能可靠、使用安全、适用范围广等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种差分式空间电磁脉冲微分传感器
本技术属于微波测试
，涉及传感器，尤其是一种差分式空间电磁脉冲微分传感器，用于实现空间电磁脉冲信号的准确测量。
技术介绍
电磁脉冲是由核爆炸和非核电磁脉冲弹(高功率微波弹)爆炸产生。核爆炸产生的电磁脉冲称为核电磁脉冲，任何在地面上爆炸的核武器都会产生电磁脉冲，能量大约占核爆炸总能量的百万分之一，产生场强约为几百千伏每米，频率从几百赫兹到几百兆赫兹。非核电磁脉冲弹则利用炸药爆炸或化学燃料燃烧产生的能量，通过微波器件转换成高功率微波辐射能，能发射峰值功率在几吉瓦、产生场强约为几十甚至上百千伏每米，频率为吉赫兹量级的脉冲微波束。激光打靶是模拟核爆的一个过程，多个电子束同时对靶作用，会产生极强的电磁脉冲信号，对周围的电子设备造成很大的干扰甚至损坏。电磁脉冲会对电子设备造成损伤，但现在也被更多地应用。高功率微波武器会产生极强的电磁脉冲信号，对敌方的电子设备造成暂时或永久性故障。GJB151B-2013中RS105项中，在TEM小室、GTEM小室以及平行板传输线等装置中会产生几十千伏每米的强电磁脉冲信号，用于检测设备的瞬态电磁场辐射敏感度。所以，对电磁脉冲信号的准确测量越来越重要。目前，对空间电磁脉冲信号的测量主要有两种形式，一种是利用传统天线进行测量，文献《高功率微波辐射场功率密度测量系统》(激光与粒子束，2004，16(01):0-0)中，利用角锥喇叭天线、波导耦合器、波同转换器、微波长电缆、衰减器、检波器、示波器组成的测量系统对高功率微波产生的电磁脉冲信号进行测量。另一种是利用电磁脉冲传感器进行测量，文献《纳秒电磁脉冲测量用D-dot探头设计及实验》(强激光与粒子束，2015，27(11))中，设计了一种单极子角锥探头，频带宽度约为800MHz，可以对上升时间为2.3ns的电磁脉冲信号进行测量。文献《小型短电磁脉冲传感器》(强激光与粒子束，2014，24(12))中，设计了一种小型的偶极子电磁脉冲传感器，设计频带宽度为5GHz。瑞士montena公司生产的空间电磁脉冲传感器，采用了偶极子形式，设计频带宽度分别为1GHz、3.5GHz、10GHz。目前，已公开的空间电磁脉冲信号测量装置均存在一定缺陷。(1)利用角锥喇叭天线测量时，天线的口径大，在测量梯度较大的电磁脉冲信号时，天线口径内场强分布差异大，导致测量误差大；测试系统组件较多，其中某个器件损坏时，不易排查。(2)利用单极子传感器测量时，单极子传感器优点为体积小，但不能减小共模干扰信号的影响。(3)利用偶极子传感器测量时，偶极子传感器的差分功能虽然可以减小共模干扰信号的影响，但由于偶极子两极子的位置不同，在电磁脉冲信号梯度较大时，两极子位置对应的场强差异较大，导致偶极子两路输出信号并非为同一场强差分信号，给测量带来误差。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种差分式空间电磁脉冲微分传感器，具备偶极子传感器的差分功能，消除由于偶极子两极子位置不同引入的测量误差，能够对空间电磁脉冲信号进行精确测量，同时具备体积小、结构简单、性能可靠、使用安全、适用范围广等优点。一种差分式空间电磁脉冲微分传感器，包括感应装置、同轴电缆、卡槽和同轴接头，感应装置由天线罩、梭型感应器、传感器圆形底板组成，同轴电缆由同轴电缆内导体和同轴电缆外导体组成，同轴电缆一端与传感装置连接另一端安装同轴接头，两条同轴电缆平行敷设两端采用卡槽进行卡扣固定，同轴接头用于与外部仪器连接。梭型感应器由导电性能良好的金属制作，梭型感应器两端设有小孔，小孔直径与同轴电缆内导体直径相同，同轴电缆内导体通过导电胶插入到梭型感应器两端小孔中，使两者保持良好接触并固定。传感器圆形底板由导电性能良好的金属制作，传感器圆形底板中心位置打有通孔，通孔直径略小于同轴电缆外导体直径，传感器圆形底板外侧与同轴电缆外导体通过焊接的方式连接，保持两者良好接触并固定。同轴电缆采用钢性电缆，两根同轴电缆的规格一致，长度相等，两根同轴电缆通过卡槽固定，并在同轴电缆末端接同轴接头。天线罩为圆筒状，由聚四氟乙烯制作而成。圆筒内径与传感器圆形底板直径相等，其高度与两传感器圆形底板之间距离相等。利用胶水将天线罩的两端与传感器圆形底板固定，首先可以稳定梭型感应器的结构，其次可以保护梭型感应器免受物理损伤。本技术的效果和益处是：差分式电磁脉冲微分传感器在仅有一个感应器的情况下，实现了差分信号的输出。这样，在电磁脉冲信号梯度非常大时，可以保证传感器两路输出振幅一致、相位相反，消除了传统偶极子传感器由于两个传感器位置不同引入的测量误差，实现了对同一位置电磁脉冲信号的真正差分，更好的减小共模干扰信号引入的测量误差。附图说明图1电磁脉冲传感器的结构图。图2电磁脉冲传感器剖切图。图3电磁脉冲传感器工作原理图。图4电磁脉冲传感器的使用安装示意图。图5电磁脉冲传感器对激光打靶产生电磁脉冲示波器显示结果。图6电磁脉冲传感器对激光打靶产生电磁脉冲积分计算后结果。图7电磁脉冲传感器频率-电压曲线校准图装置示意图。图8电磁脉冲传感器在100V/m场强下的频率-电压曲线。图中：1感应装置；2同轴电缆；3卡槽；4同轴接头；5天线罩；6梭型感应器；7传感器圆形底板；8同轴电缆内导体；9同轴电缆外导体；10天线巴伦；11衰减器；12电缆；13示波器；14频谱分析仪。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。一种差分式空间电磁脉冲微分传感器，如说明书附图1和说明书附图2所示，包括感应装置1、同轴电缆2、卡槽3和同轴接头4，感应装置1由天线罩5、梭型感应器6、传感器圆形底板7组成，同轴电缆2由同轴电缆内导体8和同轴电缆外导体9组成。差分式空间电磁脉冲微分传感器的等效电路图如说明书附图3所示，当空间电磁脉冲信号辐射到梭型感应器6上，在梭型感应器6上会产生感应电流i＝Aeq×ε0E，而梭型感应器6与传感器圆形底板7间又会形成等效电容Cs，同轴电缆2的特性阻抗为等效电阻Rs。其中ε0为空气介电常数，其值为8.854×10-12F/m；Aeq为传感器的等效面积，与传感器的尺寸有关，一般通过使用标准场法对其进行计算；E为电磁脉冲信号的场强。由图3电路图可得：对式(1)进行拉普拉斯变换，可以求出电场探头输出电压为：当ωRsCs<<1时：传感器在时域输出：传感器在频域输出：Uout1(f)＝-πε0fRsAeq|E(f)|····················(8)Uo本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种差分式空间电磁脉冲微分传感器，包括感应装置、同轴电缆、卡槽和同轴接头，所述感应装置由天线罩、梭型感应器、传感器圆形底板组成，所述同轴电缆由同轴电缆内导体和同轴电缆外导体组成，其特征在于，所述同轴电缆每根一端与感应装置连接另一端安装同轴接头，两根同轴电缆通过卡槽固定；所述梭型感应器两端设有小孔，小孔直径与同轴电缆内导体直径相同；所述传感器圆形底板中心位置打有通孔，通孔直径略小于同轴电缆外导体直径。/n

【技术特征摘要】
1.一种差分式空间电磁脉冲微分传感器，包括感应装置、同轴电缆、卡槽和同轴接头，所述感应装置由天线罩、梭型感应器、传感器圆形底板组成，所述同轴电缆由同轴电缆内导体和同轴电缆外导体组成，其特征在于，所述同轴电缆每根一端与感应装置连接另一端安装同轴接头，两根同轴电缆通过卡槽固定；所述梭型感应器两端设有小孔，小孔直径与同轴电缆内导体直径相同；所述传感器圆形底板中心位置打有通孔，通孔直径略小于同轴电缆外导体直径。


2.根据权利要求1所述的一种差分式空间电磁脉冲微分传感器，其特征在于：所述梭型感应器由导电性能良好的金属制作，同轴电缆内导体通过导电胶插入到梭型感应器两端小孔中，使两者...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晓东，朱宇洁，易涛，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院计量测试中心，
类型：新型
国别省市：四川;51