一种地下工程整体SREMP磁场环境测量系统及方法技术方案

一种地下工程整体SREMP磁场环境测量系统及方法，涉及电磁测量领域，本发明专利技术中大型天线布设在地面上，大型天线通过无线信号连接设置在地下工程内部的磁场传感器，所述磁场传感器连接数据采集仪，所述数据采集仪连接信号处理终端，将磁场传感器接收到的连续波低频磁场信号采集并存储，然后对采集到的连续波低频磁场信号进行后期处理，为大型地下工程整体SREMP磁场环境实测评估提供科学有效的测量系统及测量方法，可为人防工程、城市综合管廊系统、城市地铁系统等大型地下工程整体SREMP磁场环境实测评估提供设备支撑等，本发明专利技术具有结构简便，操作方便，使用效果好等特点，适合大范围的推广和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种地下工程整体SREMP磁场环境测量系统及方法
本专利技术涉及电磁测量领域，具体涉及一种地下工程整体SREMP磁场环境测量系统及方法。
技术介绍
已知的，SREMP(SourceRegionElectromagneticPulse，源区核电磁脉冲)磁场频率低、强度高、能量大，对岩土介质穿透性强，能通过多种途径进入地下工程内部，干扰或毁伤工程内部电气设备。大型地下工程规模大、被覆厚薄不均匀、内部结构复杂、电磁耦合途径多样，难以通过仿真精确评估其内部SREMP磁场环境；室内大型SREMP环境模拟器也由于尺寸、成本、架设难度等限制无法应用至现场实测。由于缺乏测量系统，大型地下工程整体SREMP磁场环境的实测至今无法开展。那么如何提供一种地下工程整体SREMP磁场环境测量系统及方法就成了本领域技术人员的长期技术诉求。
技术实现思路
为克服
技术介绍
中存在的不足，本专利技术提供了一种地下工程整体SREMP磁场环境测量系统及方法，本专利技术为大型地下工程整体SREMP磁场环境实测评估提供科学有效的测量系统及测量方法，可为人防工程、城市综合管廊系统、城市地铁系统等大型地下工程整体SREMP磁场环境实测评估提供设备支撑等。为实现如上所述的专利技术目的，本专利技术采用如下所述的技术方案：一种地下工程整体SREMP磁场环境测量系统，包括连续波电流源、功率放大器、大型天线、匹配器、磁场传感器、数据采集仪和信号处理终端，所述大型天线布设在地面上，大型天线连接匹配器，所述匹配器连接功率放大器，所述功率放大器连接连续波电流源，大型天线通过无线信号连接设置在地下工程内部的磁场传感器，所述磁场传感器连接数据采集仪，所述数据采集仪连接信号处理终端形成所述的地下工程整体SREMP磁场环境测量系统。所述的地下工程整体SREMP磁场环境测量系统，所述连续波电流源为系统输入提供稳定的连续波。所述的地下工程整体SREMP磁场环境测量系统，所述连续波电流源的工作频带为1kHz～200kHz，正弦连续波，频率调节分辨率为1kHz，谐波失真度低于0.5％，接地要求低于15Ω。所述的地下工程整体SREMP磁场环境测量系统，所述功率放大器将连续波功率放大后输入天线系统，功率能调节，以保证大型天线辐射稳定的感应场，功率放大器的工作频带为1kHz～200kHz，连续输出功率为1W～1kW，功率调节分辨率为1W。所述的地下工程整体SREMP磁场环境测量系统，所述匹配器根据大型天线接地阻抗自动匹配至相近的阻抗档位，以提高功率放大器的输出效率，匹配器的工作频带为1kHz～200kHz。所述的地下工程整体SREMP磁场环境测量系统，所述大型天线贴地布放，辐射低频感应磁场，大型天线的长度拼接后为1000m～5000m，单段长度为100m，驻波比低于5％。所述的地下工程整体SREMP磁场环境测量系统，所述磁场传感器为低频磁场接收设备，磁场传感器的工作频率为1kHz～100kHz，灵敏度为122mV/nT。所述的地下工程整体SREMP磁场环境测量系统，所述数据采集仪将磁场传感器接收到的连续波低频磁场信号采集并存储，数据采集仪的采样率为384kHz，模拟输入范围为±10V。所述的地下工程整体SREMP磁场环境测量系统，所述信号处理终端对采集到的连续波低频磁场信号进行后期处理，信号处理终端的采样率为384kHz，模拟输入范围为±10V。一种地下工程整体SREMP磁场环境测量方法，所述测量方法具体包括如下步骤：第一步、首先将连续波电流源、功率放大器、大型天线、匹配器、磁场传感器、数据采集仪和信号处理终端连接后布放至大型地下工程，大型天线贴地布放于地下工程上方；第二步、连续波电流源和功率放大器开机预热；第三步、连续波电流源发射不同频率的连续波信号，并使用磁场传感器和数据采集仪接收采集工程内外的低频磁场信号；第四步、将采集到的信号使用信号处理终端按如下方式处理：A、磁感应强度衰减量计算：地下工程内部某一点P位置处在频率为f的入射连续波作用下的磁场频域衰减量表示为：其中，SdB(f)表示频率f连续波磁场的衰减量，BP0(f)表示频率f的连续波在地下工程外地面处磁感应强度，BP(f)表示地下工程内部P点位置处的磁感应强度；B、由连续波波实测衰减量估计脉冲波响应：地下工程被覆层整体视为一个大型屏蔽结构；若将电磁波进入地下工程的过程视为一个信号传输系统，显然它是一个因果线性系统或弱非线性系统，设SREMP磁场时域函数为x(t)，经过一个系统后输出为y(t)，设系统的传递函数为h(t)，则有Y(ω)＝X(ω)H(ω)其中Y(ω)、X(ω)和H(ω)分别是x(t)、y(t)和h(t)的傅里叶变换，H(ω)是系统的频域响应，写成幅度和相位的形式为H(ω)＝|H(ω)|ejθ(ω)|H(ω)|为幅频特性，ejθ(ω)为相频特性，θ(ω)为相角；对于一个因果线性系统来说，无论输入信号如何，时域传递函数h(t)是固定不变的，地下工程被覆层视为因果线性系统，其相频特性任意选择，但满足最小相位条件的相频特性是唯一的，设一个因果线性系统的频域响应为H(ω)，则H(ω)＝HR(ω)+jHI(ω)＝|H(ω)|ejθ(ω)其中H(ω)的实部HR(ω)与虚部HI(ω)满足Hilbert变换关系，即HI(ω)＝-Hilbert(HR(ω))ejθ(ω)为相频特性，式(4)两边取自然对数ln(H(ω))＝ln|H(ω)|+jθ(ω)则ln|H(ω)|与相角θ(ω)也满足Hilbert变换关系，即θ(ω)＝-Hilbert(ln|H(ω))因此，由|H(ω)|即可估计得到θ(ω)，进而计算得到H(ω)，由h(t)＝F-1(H(ω))其中F-1表示傅里叶逆变换，因此可根据式(2)估计出入射信号为x(t)时地下工程内部环境。第五步、最后系统运行结束，各设备关机。采用如上所述的技术方案，本专利技术具有如下所述的优越性：本专利技术将磁场传感器接收到的连续波低频磁场信号采集并存储，然后对采集到的连续波低频磁场信号进行后期处理，为大型地下工程整体SREMP磁场环境实测评估提供科学有效的测量系统及测量方法，可为人防工程、城市综合管廊系统、城市地铁系统等大型地下工程整体SREMP磁场环境实测评估提供设备支撑等，本专利技术具有结构简便，操作方便，使用效果好等特点，适合大范围的推广和应用。附图说明图1为本专利技术实施例中测量系统的组织架构图；图2为本专利技术实施例中测量系统的布设图；图3为本专利技术实施例中测量方法流程图。具体实施方式通过下面的实施例可以更详细的解释本专利技术，本专利技术并不局限于下面的实施例；结合附图1～3所述的一种地下工程整体SREMP磁场环境测量系统，包括连续波电流源、功率放大器、大型天线、匹配器、磁场传感器、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地下工程整体SREMP磁场环境测量系统，包括连续波电流源、功率放大器、大型天线、匹配器、磁场传感器、数据采集仪和信号处理终端，其特征是：所述大型天线布设在地面上，大型天线连接匹配器，所述匹配器连接功率放大器，所述功率放大器连接连续波电流源，大型天线通过无线信号连接设置在地下工程内部的磁场传感器，所述磁场传感器连接数据采集仪，所述数据采集仪连接信号处理终端形成所述的地下工程整体SREMP磁场环境测量系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种地下工程整体SREMP磁场环境测量系统，包括连续波电流源、功率放大器、大型天线、匹配器、磁场传感器、数据采集仪和信号处理终端，其特征是：所述大型天线布设在地面上，大型天线连接匹配器，所述匹配器连接功率放大器，所述功率放大器连接连续波电流源，大型天线通过无线信号连接设置在地下工程内部的磁场传感器，所述磁场传感器连接数据采集仪，所述数据采集仪连接信号处理终端形成所述的地下工程整体SREMP磁场环境测量系统。


2.根据权利要求1所述的地下工程整体SREMP磁场环境测量系统，其特征是：所述连续波电流源为系统输入提供稳定的连续波。


3.根据权利要求1所述的地下工程整体SREMP磁场环境测量系统，其特征是：所述连续波电流源的工作频带为1kHz～200kHz，正弦连续波，频率调节分辨率为1kHz，谐波失真度低于0.5％，接地要求低于15Ω。


4.根据权利要求1所述的地下工程整体SREMP磁场环境测量系统，其特征是：所述功率放大器将连续波功率放大后输入天线系统，功率能调节，以保证大型天线辐射稳定的感应场，功率放大器的工作频带为1kHz～200kHz，连续输出功率为1W～1kW，功率调节分辨率为1W。


5.根据权利要求1所述的地下工程整体SREMP磁场环境测量系统，其特征是：所述匹配器根据大型天线接地阻抗自动匹配至相近的阻抗档位，以提高功率放大器的输出效率，匹配器的工作频带为1kHz～200kHz。


6.根据权利要求1所述的地下工程整体SREMP磁场环境测量系统，其特征是：所述大型天线贴地布放，辐射低频感应磁场，大型天线的长度拼接后为1000m～5000m，单段长度为100m，驻波比低于5％。


7.根据权利要求1所述的地下工程整体SREMP磁场环境测量系统，其特征是：所述磁场传感器为低频磁场接收设备，磁场传感器的工作频率为1kHz～100kHz，灵敏度为122mV/nT。


8.根据权利要求1所述的地下工程整体SREMP磁场环境测量系统，其特征是：所述数据采集仪将磁场传感器接收到的连续波低频磁场信号采集并存储，数据采集仪的采样率为384kHz，模拟输入范围为±10V。


9.根据权利要求1所述的地下工程整体SREMP磁场环境测量系统，其特征是：所述信号处理终端对采集到的连续波低频磁场信号进行后期处理，信号处理终端的采样率为384kHz，模拟输入范围为±10V。


10.实施权利要求1～9任一权利要求所述的一种地下工程整体SREMP磁场环境测量系统的一种地...

【专利技术属性】
技术研发人员：何为，张耀辉，李跃波，杨杰，熊久良，潘征，闫民华，黄刘宏，卫兆栋，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防工程研究院工程防护研究所，
类型：发明
国别省市：河南;41