一种用于双指数波形式电磁脉冲测量的时域标定方法技术

本发明专利技术涉及一种用于双指数波形式电磁脉冲测量的时域标定方法，解决标定用标准脉冲源波形选取问题。包括步骤1：获得电磁脉冲测量系统的频响曲线H(jω)，并构建待测波形数据库；2：计算每个待测波形经过电磁脉冲测量系统后，输出波形的峰值；3：获得可选标准脉冲源波形库；4：计算采用每个可选标准脉冲源波形进行标定时，传输系数的理论值；5：计算采用该传输系数对待测波形数据库中每个待测波形进行测量时的误差，并获得每个可选标准脉冲源波形对应的测量结果的误差界，选取最小的误差界对应的可选标准脉冲源波形作为传输系数标定用标准脉冲源波形s

【技术实现步骤摘要】
一种用于双指数波形式电磁脉冲测量的时域标定方法


[0001]本专利技术涉及用于电磁脉冲测量系统的标定方法，具体涉及一种用于双指数波形式电磁脉冲测量的时域标定方法。

技术介绍

[0002]电磁脉冲测量系统主要是指脉冲电场和脉冲电流测量系统。测量系统在使用前需进行标定。标定的思路是通过标准源来对电磁脉冲测量系统的某些参数进行标校。对于电磁脉冲测量系统，根据标准源的特征，标定方法可分为时域标定方法和频域标定方法。时域标定的标准源产生脉冲信号，频域标定的标准源产生的是一系列正弦信号。通过分析测量系统对标准信号的响应分析测量系统特性。时域标定常用于电磁脉冲测量系统的动态测量范围、线性区间，传输系数、响应时间等参数的标校，频域标定用于电磁脉冲测量系统的频率响应，带宽等的标校。
[0003]电磁脉冲测量系统带宽较宽，在工作频带内频率响应波动小于
±
3dB。因此当被测信号频率成分在测量系统通带范围内时，可认为测量系统输出波形与被测信号波形相同，仅幅值不同。被测信号与测量系统输出幅值之间的比值即为传输系数。因此，可通过时域标定获得测量系统的传输系数，采用该测量系统测量脉冲信号时，将测量系统输出乘以标定得到的传输系数即可方便地恢复被测信号。目前的时域标定常采用方波标准源开展。若待测信号为双指数形式的电磁脉冲，由于标准脉冲源波形与待测双指数波形式的电磁脉冲的频率成分存在差异，且电磁脉冲测量系统频率响应通带内存在波动，导致采用传输系数恢复待测波形时存在误差，目前还没有对这个误差进行定量分析和优化的方法。
专利
技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决由于标准脉冲源波形与待测双指数波形式的电磁脉冲的频率成分存在差异，且电磁脉冲测量系统频率响应通带内存在波动，导致采用传输系数恢复待测波形时存在误差，目前还没有对这个误差进行定量分析和优化方法的问题，提供了一种用于双指数波形式电磁脉冲测量的时域标定方法，该方法的特点在于根据待测双指数波形式电磁脉冲信号范围和电磁脉冲测量系统频率响应优化了传输系数标定用标准脉冲源波形，从而使得由标定脉冲源波形引起的测量误差最小。
[0005]本专利技术的设计思路为：
[0006]标准脉冲源波形与待测双指数波形式电磁脉冲频谱差异以及电磁脉冲测量系统频率响应通带内的波动，导致采用标定的传输系数恢复待测信号时存在误差，本专利技术中根据待测双指数波形式电磁脉冲信号特征及范围和电磁脉冲测量系统的频率响应确定时域标定用标准脉冲源波形，并通过定义和计算不同标准脉冲源波形引起的测量误差界，在误差界最小条件下，确定时域标定用标准脉冲源波形，使得由标定脉冲源波形引起的测量误差最小。
[0007]本专利技术所采用的技术方案是：
[0008]一种用于双指数波形式电磁脉冲测量的时域标定方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0009]步骤1：获得电磁脉冲测量系统的频响曲线H(jω)；以及根据待测双指数波形式电磁脉冲前沿t
r
的范围[Q，W]和半宽t
w
的范围[R，F]，构建待测波形数据库，其中，待测波形数据库内包含M个待测波形，j为虚数，ω为角频率；
[0010]步骤2：基于步骤1中的频响曲线H(jω)和待测波形数据库，计算每个待测波形经过电磁脉冲测量系统后，输出波形的峰值；
[0011]步骤3：基于待测双指数波形式电磁脉冲的前沿t
r
的范围[Q，W]和半宽t
w
的范围[R，F]，形成可选标准脉冲源波形库，可选标准脉冲源波形库中包含N个可选标准脉冲源波形；
[0012]步骤4：计算采用每个可选标准脉冲源波形对电磁脉冲测量系统进行标定时，传输系数的理论值；
[0013]步骤5：基于步骤4中每个传输系数的理论值以及步骤2中每个输出波形的峰值，计算采用该传输系数对待测波形数据库中每个待测波形进行测量时的误差，并获得每个可选标准脉冲源波形对应的测量结果的误差界，选取最小的误差界对应的可选标准脉冲源波形作为传输系数标定用标准脉冲源波形s
z
(t)；
[0014]步骤6：利用步骤5获得的标准脉冲源波形s
z
(t)对电磁脉冲测量系统进行时域标定。
[0015]进一步地，步骤1中，所述根据待测双指数波形式电磁脉冲前沿t
r
的范围[Q，W]和半宽t
w
的范围[R，F]，构建待测波形数据库的方式如下：
[0016]设定前沿步进步长为U，半宽步进步长为P，则在前沿t
r
的范围[Q，W]和半宽t
w
的范围[R，F]内，可以形成((W
‑
Q)/U+1)((F
‑
R)/P+1)个待测波形，((W
‑
Q)/U+1)((F
‑
R)/P+1)个待测波形构成待测波形数据库。
[0017]进一步地，所述步骤1中，还包括对待测波形数据库进行预处理，获得极性统一和幅值归一化处理后的离散待测波形数据库，具体为：
[0018]通过公式对待测波形数据库中的每个待测波形进行极性统一和幅值归一化，其中，xx
l
(n)表示预处理前待测波形数据库中，第l个待测波形的采样，n代表时间序列，x
l
(n)表示预处理后的第l个待测波形，l＝1,2......M。
[0019]进一步地，所述步骤2具体包括以下步骤：
[0020]2.1计算待测波形数据库中，每一个待测波形经过传输函数为H(jω)的电磁脉冲测量系统后的输出波形；
[0021]输出波形的计算公式如下：
[0022][0023]其中分别表示离散傅里叶变换和离散傅里叶反变换，y
l
(n)表示第l个待测
波形经过传输函数为H(jω)的电磁脉冲测量系统后的输出波形；
[0024]2.2基于步骤2.1中获得的M个输出波形，计算每一个输出波形的峰值；
[0025]通过公式p
l
＝||y
l
(n)||
∞
计算每一个输出波形的峰值，其中，p
l
表示第l个输出波形的峰值。
[0026]进一步地，所述步骤3中，还包括对可选标准脉冲源波形库进行预处理，获得极性统一和幅值归一化处理后的可选标准脉冲源波形库；
[0027]通过公式对可选标准脉冲源波形库中的每个可选标准脉冲源波形进行极性统一和幅值归一化，其中，ss
i
(n)表示预处理前的第i个可选标准脉冲源波形的采样，s
i
(n)表示预处理后的第i个可选标准脉冲源波形，i＝1,2......N,n代表时间序列。
[0028]进一步地，所述步骤4具体包括以下步骤：
[0029]4.1计算每一个可选标准脉冲源波形经过传输函数为H(jω)的电磁脉冲测量系统后的输出波形；
[0030]计算公式如下：
[0031][003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于双指数波形式电磁脉冲测量的时域标定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获得电磁脉冲测量系统的频响曲线H(jω)；以及根据待测双指数波形式电磁脉冲前沿t
r
的范围[Q，W]和半宽t
w
的范围[R，F]，构建待测波形数据库，其中，待测波形数据库内包含M个待测波形，j为虚数，ω为角频率；步骤2：基于步骤1中的频响曲线H(jω)和待测波形数据库，计算每个待测波形经过电磁脉冲测量系统后，输出波形的峰值；步骤3：基于待测双指数波形式电磁脉冲的前沿t
r
的范围[Q，W]和半宽t
w
的范围[R，F]，形成可选标准脉冲源波形库，可选标准脉冲源波形库中包含N个可选标准脉冲源波形；步骤4：计算采用每个可选标准脉冲源波形对电磁脉冲测量系统进行标定时，传输系数的理论值；步骤5：基于步骤4中每个传输系数的理论值以及步骤2中每个输出波形的峰值，计算采用该传输系数对待测波形数据库中每个待测波形进行测量时的误差，并获得每个可选标准脉冲源波形对应的测量结果的误差界，选取最小的误差界对应的可选标准脉冲源波形作为传输系数标定用标准脉冲源波形s
z
(t)；步骤6：利用步骤5获得的标准脉冲源波形s
z
(t)对电磁脉冲测量系统进行时域标定。2.根据权利要求1所述的一种用于双指数波形式电磁脉冲测量的时域标定方法，其特征在于：步骤1中，所述根据待测双指数波形式电磁脉冲前沿t
r
的范围[Q，W]和半宽t
w
的范围[R，F]，构建待测波形数据库的方式如下：设定前沿步进步长为U，半宽步进步长为P，则在前沿t
r
的范围[Q，W]和半宽t
w
的范围[R，F]内，可以形成((W
‑
Q)/U+1)((F
‑
R)/P+1)个待测波形，((W
‑
Q)/U+1)((F
‑
R)/P+1)个待测波形构成待测波形数据库。3.根据权利要求2所述的一种用于双指数波形式电磁脉冲测量的时域标定方法，其特征在于：所述步骤1中，还包括对待测波形数据库进行预处理，获得极性统一和幅值归一化处理后的离散待测波形数据库，具体为：通过公式对待测波形数据库中的每个待测波形进行极性统一和幅值归一化，其中，xx
l
(n)表示待测波形数据库中，第l个待测波形的采样，n代表时间序列，x
l
(n)表示预处理后的第l个待测波形，l＝1,2......M。4.根据权利要求3所述的一种用于双指数波形式电磁脉冲测量的时域标定方法，其特征在于：所述步骤2具体包括以下步骤：2.1计算待测波形数据库中，每一个待测波形经过传输函数为H(jω)的电磁脉冲测量系统后的输出波形；输出波形的计算公式如下：
其中分别表示离散傅里叶变换和离散傅里叶反变换，y
l
(n)表示第l个待测波形经过传输函数为H(jω)的电磁脉冲测量系统后的输出波形；...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨静，崔志同，朱志臻，董亚运，邱孟通，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：