基于对称双间隙环天线的开关瞬态电磁场同步测量探头制造技术

本发明专利技术属于电磁场测量技术领域，公开了一种基于对称双间隙环天线的开关瞬态电磁场同步测量探头，其包括对称双间隙环天线以及电磁场分离电路，对称双间隙环天线是由两段相同的同轴电缆依次连接组成的圆环形结构，两段同轴电缆为中心对称，在对称双间隙环天线的两个对称位置分别形成一个间隙，每个间隙处的电压信号均由相应的同轴电缆传输至电磁场分离电路，电磁场分离电路通过将采集到的两路电压信号进行功率分配、加减运算以及信号放大等操作，得到分离后的电场信号和磁场信号。本发明专利技术利用一个开关瞬态电磁场同步测量探头能够同步实现对电场和磁场的测量，保证了测得的电场和磁场是同一点、同一时刻的场量，利于对瞬态电磁脉冲准确测量和分析。脉冲准确测量和分析。脉冲准确测量和分析。

【技术实现步骤摘要】
基于对称双间隙环天线的开关瞬态电磁场同步测量探头


[0001]本专利技术属于电磁场测量
，特别涉及一种基于对称双间隙环天线的开关瞬态电磁场同步测量探头, 尤其适用于对变电站、换流站中高压开关操作产生的瞬态电磁场进行同步测量。

技术介绍

[0002]目前，对于变电站、换流站中高压开关操作产生的瞬态电磁场（开关瞬态电磁场），大多是采用电场测量天线和磁场测量天线分开测量获得的。
[0003]由于开关瞬态电磁场具有持续时间短、快上升沿、宽频带的特点，一般利用电小天线作为测量工具，例如采用D
‑
dot天线或者偶极子天线测量电场脉冲，采用小环天线测量磁场脉冲，当然也有采用基于电光效应、磁光效应的光纤传感器测量瞬态电场和瞬态磁场或者是采用巨磁阻传感器测量瞬态磁场。
[0004]由于现有的电磁场传感器只能用于电场或磁场一种场量的测量，因而无法实现对电场和磁场同步测量。而在实际布置电场测量天线和磁场测量天线的时候，为了避免天线之间互相干扰，需要间隔一定距离，因此，测得的电场和磁场并不是同一个点处的场量，而且由于电磁波传播的时延，实际上也并不是测的同一时刻的场量，这为后续电磁脉冲的分析带来了很大不便和误差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提出一种对称双间隙环天线，该对称双间隙环天线是由两个同轴电缆组成的，其对称位置具有两个间隙，通过采集两个间隙处的电压信号，利于下述开关瞬态电磁场同步测量探头对电场和磁场同步测量。
[0006]本专利技术为了实现上述目的，采用如下技术方案：对称双间隙环天线，包括第一天线组件以及第二天线组件；第一天线组件与第二天线组件的结构相同，且均包括一天线组件主体段和一天线组件引出段，天线组件主体段与天线组件引出段相连；天线组件主体段与天线组件引出段是由同一根同轴电缆经折弯形成的；其中，天线组件主体段为半圆环形；在天线组件主体段远离天线组件引出段的一端，该天线组件主体段的内导体凸出于外导体的所在端面，即内导体暴露于外导体的外侧；第一天线组件暴露在外侧的内导体连接于第二天线组件的外导体上，其连接位置位于第二天线组件的天线组件主体段与天线组件引出段连接处；第一天线组件的天线组件主体段的外导体所在端面与第二天线组件的天线组件主体段与天线组件引出段连接处之间形成有第一间隙；第二天线组件暴露在外侧的内导体连接于第一天线组件的外导体上，其连接位置位于第一天线组件的天线组件主体段与天线组件引出段连接处；
第二天线组件的天线组件主体段的外导体所在端面与第一天线组件的天线组件主体段与天线组件引出段连接处之间形成有第二间隙；第一天线组件与第二天线组件处于同一平面内，且为中心对称，经由第一天线组件与第二天线组件组合形成的对称双间隙环天线呈圆环形；其中，第一间隙与第二间隙位于对称双间隙环天线两个对称的位置。
[0007]优选地，对称双间隙环天线还配置有天线支撑件；天线支撑件包括两个结构相同的尼龙支撑件，每个尼龙支撑件的一侧表面均设有与对称双间隙环天线形状、大小相适应的圆环形卡槽；对称双间隙环天线位于上、下放置的两个尼龙支撑件之间并进行固定。
[0008]优选地，尼龙支撑件为方形，每个尼龙支撑件的边角处均设有安装孔；两个尼龙支撑件之间通过依次穿过对应安装孔的尼龙螺栓进行固定。
[0009]本专利技术的目的之二在于提出一种基于对称双间隙环天线的开关瞬态电磁场同步测量探头，利于实现电场和磁场的同步测量，保证了测得的电场和磁场是同一点、同一时刻的场量，有利于对瞬态电磁脉冲的准确测量和分析。
[0010]本专利技术为了实现上述目的，采用如下技术方案：基于对称双间隙环天线的开关瞬态电磁场同步测量探头，包括：对称双间隙环天线以及电磁场分离电路；其中，对称双间隙环天线采用上面述及的对称双间隙环天线；电磁场分离电路包括第一功率分配器、第二功率分配器、包含运算放大器的加法器电路以及包含运算放大器的减法器电路；第一天线组件的天线组件引出段连接至第一功率分配器的输入端，第二天线组件的天线组件引出段连接至第二功率分配器的输入端；第一功率分配器的输出端有两路，且两路输出信号的幅值相等、符号相同，每路输出信号的幅值均为第一间隙处输出的第一电压信号的倍；第二功率分配器的输出端有两路，且两路输出信号的幅值相等、符号相同，每路输出信号的幅值均为第二间隙处输出的第二电压信号的倍；加法器电路的输入端有两个，其中一个输入端连接第一功率分配器的一个输出端，另一个输入端连接第二功率分配器的一个输出端；加法器电路的输出端有一个，且该加法器电路的输出信号为第一功率分配器的输出信号和第二功率分配器的输出信号相加并进行放大后的信号；减法器电路的输入端有两个，其中一个输入端连接第一功率分配器的另一个输出端，另一个输入端连接第二功率分配器的另一个输出端；减法器电路的输出端有一个，且该减法器电路的输出信号为第一功率分配器的输出信号和第二功率分配器的输出信号相减并进行放大后的信号；加法器的输出端为磁场信号输出端，减法器的输出端为电场信号输出端。
[0011]优选的，磁场信号输出端连接有磁场信号输出同轴电缆，电场信号输出端连接有电场信号输出同轴电缆；其中，磁场信号输出同轴电缆以及电场信号输出同轴电缆长度相等。
[0012]优选地，加法器电路包括第一电阻、第二电阻以及第一运算放大器；其中，第一电阻有两个，第二电阻以及第一运算放大器分别有一个；两个第一电阻的一端分别与加法器电路的一个输入端相连；两个第一电阻的另一端、第二电阻的一端以及第一运算放大器的反向输入端相连；第一运算放大器的同向输入端接地；第二电阻的另一端、第一运算放大器的输出端与加法器电路的输出端相连；其中，第一运算放大器的放大倍数为第二电阻和第一电阻的比值。
[0013]优选地，减法器电路包括第一电阻、第二电阻以及第二运算放大器；其中，第一电阻和第二电阻均有两个，第二运算放大器有一个；两个第一电阻的一端分别与减法器电路的一个输入端相连；两个第一电阻的另一端分别连接至第二运算放大器的反向输入端以及同向输入端；一个第二电阻的一端连接第二运算放大器的同向输入端，另一端接地；另一个第二电阻的一端连接第二运算放大器的反向输入端，另一端与第二运算放大器的输出端和减法器电路的输出端相连；其中，第二运算放大器的放大倍数为第二电阻和第一电阻的比值。
[0014]优选地，开关瞬态电磁场同步测量探头适用于对变电站、换流站中高压开关操作产生的瞬态电磁场进行同步测量。
[0015]优选地，对称双间隙环天线的直径为5
‑
10cm。
[0016]优选地，开关瞬态电磁场同步测量探头还包括金属屏蔽盒；其中，将包含电磁场分离电路的电路板放置于金属屏蔽盒内。
[0017]本专利技术具有如下优点：如上所述，本专利技术述及了一种基于对称双间隙环天线的开关瞬态电磁场同步测量探头，其包括对称双间隙环天线以及电磁场分离电路。其中，对称双间隙环天线是由两段结构相同的同轴电缆依次连接组成的圆环形结构，两段同轴电缆为中心对称，在对称双间隙环天线的两个对称位置分别形成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.对称双间隙环天线，其特征在于，包括：第一天线组件以及第二天线组件；第一天线组件与第二天线组件的结构相同，且均包括一天线组件主体段和一天线组件引出段，天线组件主体段与天线组件引出段相连；天线组件主体段与天线组件引出段是由同一根同轴电缆经折弯形成的；其中，所述天线组件主体段为半圆环形；在天线组件主体段远离天线组件引出段的一端，该天线组件主体段的内导体凸出于外导体的所在端面，即内导体暴露于外导体的外侧；第一天线组件暴露在外侧的内导体连接于第二天线组件的外导体上，其连接位置位于第二天线组件的天线组件主体段与天线组件引出段连接处；第一天线组件的天线组件主体段的外导体所在端面与第二天线组件的天线组件主体段与天线组件引出段连接处之间形成有第一间隙；第二天线组件暴露在外侧的内导体连接于第一天线组件的外导体上，其连接位置位于第一天线组件的天线组件主体段与天线组件引出段连接处；第二天线组件的天线组件主体段的外导体所在端面与第一天线组件的天线组件主体段与天线组件引出段连接处之间形成有第二间隙；第一天线组件与第二天线组件处于同一平面内，且为中心对称，经由第一天线组件与第二天线组件组合形成的对称双间隙环天线呈圆环形；其中，所述第一间隙与第二间隙位于对称双间隙环天线两个对称的位置。2.根据权利要求1所述的对称双间隙环天线，其特征在于，所述对称双间隙环天线还配置有天线支撑件；所述天线支撑件包括两个结构相同的尼龙支撑件，每个尼龙支撑件的一侧表面均设有与所述对称双间隙环天线形状、大小相适应的圆环形卡槽；对称双间隙环天线位于上、下放置的两个尼龙支撑件之间并进行固定。3.根据权利要求2所述的对称双间隙环天线，其特征在于，所述尼龙支撑件为方形，每个尼龙支撑件的边角处均设有安装孔；两个所述尼龙支撑件之间通过依次穿过对应安装孔的尼龙螺栓进行固定。4.基于对称双间隙环天线的开关瞬态电磁场同步测量探头，其特征在于，包括对称双间隙环天线以及电磁场分离电路；所述对称双间隙环天线采用如上述权利要求1所述的对称双间隙环天线；所述电磁场分离电路包括第一功率分配器、第二功率分配器、包含运算放大器的加法器电路以及包含运算放大器的减法器电路；第一天线组件的天线组件引出段连接至第一功率分配器的输入端，第二天线组件的天线组件引出段连接至第二功率分配器的输入端；第一功率分配器的输出端有两路，且两路输出信号的幅值相等、符号相同，每路输出信号的幅值均为第一间隙处输出的第一电压信号的倍；第二功率分配器的输出端有两路，且两路输出信号的幅值相等、符号相同，每路输出信号的幅值均为第二间隙处输出的第二电压信号的倍；
加法器电路的输入端有两...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔旭，刘黎，孙振东，王晓敏，郑舟，牟宗磊，倪晓军，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：