一种用于特高频传感器性能校验的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于特高频传感器性能校验的系统，其包括：吉赫兹横电磁波小室，其上设有馈源头和测量工位，测量工位用于放置待测的特高频传感器；吉赫兹横电磁波小室内设有芯板，且芯板与馈源头连接；矢量网络分析仪，其第一端口与馈源头连接，其第二端口与待测的特高频传感器的输出端连接；其中，矢量网络分析仪输出的参数曲线被用于提取表征特高频传感器性能的特高频传感器的有效高度、包络峰值、包络宽度和振荡时间。相应地，本发明专利技术还公开了一种用于特高频传感器性能校验的方法，其包括步骤：(1)搭建上述系统；(2)由矢量网络分析仪输出的参数曲线，提取表征特高频传感器性能的特高频传感器的有效高度、包络峰值、包络宽度和振荡时间。振荡时间。振荡时间。

【技术实现步骤摘要】
parameter,或称S参数)获得特高频传感器有效高度的幅频特性和相频特性。并在此基础上，通过求取解析脉冲响应函数，可以提取出包络峰值、包络宽度和振荡时间三种时域参数。
[0010]经实验验证得知，这些时域参数能够有效表征传感器的时域响应能力，从而有效避免了脉冲测量系统中脉冲源要求高、测量步骤繁琐等缺点，弥补了现有传感器性能测试方法的不足，具有十分重要的现实意义。
[0011]根据上述专利技术目的，本专利技术提出一种用于特高频传感器性能校验的系统，其包括：
[0012]吉赫兹横电磁波小室，其上设有馈源头和测量工位，所述测量工位用于放置待测的特高频传感器；所述吉赫兹横电磁波小室内设有芯板，所述芯板与所述馈源头连接；
[0013]矢量网络分析仪，其第一端口与所述馈源头连接，其第二端口与待测的特高频传感器的输出端连接；
[0014]其中，所述矢量网络分析仪输出的S
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(ω)参数曲线被用于提取表征特高频传感器性能的特高频传感器的有效高度、包络峰值、包络宽度和振荡时间。
[0015]在本专利技术所述的技术方案中，本专利技术提出了一种用于特高频传感器性能校验的系统，该系统校验结果准确，其可以基于矢量网络分析仪输出的S
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(ω)参数曲线，提取表征特高频传感器性能的特高频传感器的有效高度、包络峰值、包络宽度和振荡时间。
[0016]提取得到的包络峰值、包络宽度和振荡时间这三种时域参数能有效表征特高频传感器的时域响应能力，从而有效避免了脉冲测量系统中脉冲源要求高、测量步骤繁琐等缺点，弥补了现有传感器性能测试方法的不足。
[0017]进一步地，在本专利技术所述的特高频传感器性能校验系统中，所述测量工位覆盖有聚四氟乙烯盖板。
[0018]在上述技术方案中，聚四氟乙烯具有低介电常数的特性，在测量工位上覆盖聚四氟乙烯盖板，可以有效降低入射电场通过盖板时的衰减。
[0019]进一步地，在本专利技术所述的特高频传感器性能校验系统中，所述芯板与吉赫兹横电磁波小室的上板之间具有5
°-
10
°
的夹角。
[0020]相应地，本专利技术的另一目的在于提供一种用于特高频传感器性能校验的方法，该方法基于本专利技术上述的用于特高频传感器性能校验的系统实施，且其可以提取表征特高频传感器性能的特高频传感器的有效高度、包络峰值、包络宽度和振荡时间。
[0021]根据上述的专利技术目的，本专利技术提出了一种用于特高频传感器性能校验的方法，其包括步骤：
[0022](1)搭建上述的用于特高频传感器性能校验的系统；
[0023](2)基于所述矢量网络分析仪输出的S
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(ω)参数曲线，提取表征特高频传感器性能的特高频传感器的有效高度、包络峰值、包络宽度和振荡时间。
[0024]进一步地，在本专利技术所述的特高频传感器性能校验方法中，所述步骤(2)包括：基于下述公式从S
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(ω)参数曲线获得待测的特高频传感器的有效高度H(ω)：
[0025][0026]其中，h为芯板与吉赫兹横电磁波小室的上板的垂直距离；γ为修正系数，r为矢量
网络分析仪处的辐射电场与特高频传感器之间的距离，c0为光速，e表示无理数常数(2.71828182)，ω表示复频域中的角度，j表示数学公式中的复数。
[0027]进一步地，在本专利技术所述的用于特高频传感器性能校验的方法中，所述步骤(2)包括：基于下述步骤从S
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(ω)参数曲线获得待测的特高频传感器的包络峰值、包络宽度和振荡时间：
[0028](a)基于有效高度H(ω)构建频域因果函数H
+
(ω)：
[0029][0030](b)通过傅里叶反变换求得时域解析函数h
+
(t)：
[0031][0032]式中的N表示采样点数，n表示第n个采样点，Δt为时间分辨率；t表示时间采样点。
[0033](c)基于下述公式分别获得包络峰值p、包络宽度τ
FWHM
和振荡时间：
[0034][0035][0036][0037]式中的t1、t2分别表示两个不同的时间点，α表示时间系数。
[0038]进一步地，在本专利技术所述的用于特高频传感器性能校验方法中，修正系数γ采用有效高度已知的单极天线以及矢量网络分析仪输出的与该单极天线对应的S
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(ω)参数曲线获得。
[0039]本专利技术所述的用于特高频传感器性能校验的系统及方法相较于现有技术具有如下所述的优点以及有益效果：
[0040](1)本专利技术提供了一种用于特高频传感器性能校验的系统及方法，其可以同时测量特高传感器频域和时域参数。本专利技术所述的系统和方法的测试结果准确性高，其可以有效克服现有技术中的脉冲测量系统设备要求高、测量步骤繁琐等缺点。
[0041](2)本专利技术所述的用于特高频传感器性能校验的系统可以通过包络峰值、包络宽度和振荡时间三种时域参数能够直观描述特高频传感器在局部放电脉冲信号下时域输出波形的峰峰值，上升时间和振荡等特征，从而弥补了目前有效高度表征体系的不足，具有十分重要的现实意义。
附图说明
[0042]图1示意性地显示了二端口网络的S参数描述。
[0043]图2为本专利技术所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下的结构示意图。
[0044]图3示意性地显示了本专利技术所述用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方
式下测量工位的示意图。
[0045]图4示意性地显示了本专利技术所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下进行系统校验时单极天线有效高度幅值与有效高度幅频特性的有效值和理论值分布情况。
[0046]图5示意性地显示了本专利技术所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下进行系统校验时单极天线有效高度相位与有效高度相频特性的有效值和理论值分布情况。
[0047]图6示意性地显示了本专利技术所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下测量得到的对数周期传感器有效高度幅值与有效高度幅频特性的关系曲线。
[0048]图7示意性地显示了本专利技术所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下测量得到的对数周期传感器有效高度相位与有效高度相频特性的关系曲线。
[0049]图8示意性地显示了采用现有技术的脉冲测量系统测得的对数周期传感器有效高度。
[0050]图9示意性地显示了本专利技术所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下测量得到的对数周期传感器脉冲响应函数测量值与仿真值对比。
[0051]图10示意性地显示了本专利技术所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下对数周期传感器时域参数的提取。
[0052]图11示意性地显示了两种传感器的模拟局部放电实测结果。
具体实施方式
[0053]下面将结合说明书附图和具体的实施例对本专利技术所述的用于特高频传感器性能校验的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于特高频传感器性能校验的系统，其特征在于，包括：吉赫兹横电磁波小室，其上设有馈源头和测量工位，所述测量工位用于放置待测的特高频传感器；所述吉赫兹横电磁波小室内设有芯板，所述芯板与所述馈源头连接；矢量网络分析仪，其第一端口与所述馈源头连接，其第二端口与待测的特高频传感器的输出端连接；其中，所述矢量网络分析仪输出的S
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(ω)参数曲线被用于提取表征特高频传感器性能的特高频传感器的有效高度、包络峰值、包络宽度和振荡时间。2.如权利要求1所述的特高频传感器性能校验系统，其特征在于，所述测量工位覆盖有聚四氟乙烯盖板。3.如权利要求1所述的特高频传感器性能校验系统，其特征在于，所述芯板与吉赫兹横电磁波小室的上板之间具有5
°-
10
°
的夹角。4.一种用于特高频传感器性能校验的方法，其特征在于，包括步骤：(1)搭建如权利要求1-3中任意一项所述的用于特高频传感器性能校验的系统；(2)基于所述矢量网络分析仪输出的S
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(ω)参数曲线，提取表征特高频传感器性能的特高频传感器的有效高度、包络峰值、包络宽度和振荡时间。5.如权利要求4所述的特高频传感器性能校验方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：基于下述公式从S...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾廷波，孙安青，杨秀龙，许景华，岳美，王媛，尹菲，张健，许允都，杨楠，黄文心，孙明，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：