基于偏心电流测量的空间电磁干扰信号识别与定位方法技术

本发明专利技术的目的是提供一种基于偏心电流测量的空间电磁干扰信号识别与定位方法，可以准确获得电网传导干扰特性；本发明专利技术针对外场环境非标准电磁兼容测试中无法分辨空间电磁干扰影响的难题，设计了一种基于偏心电流测量的空间电磁干扰信号测量与来源识别方法，能实现电磁兼容外场测试中对空间电磁干扰来源的识别与定位；本发明专利技术可以以不破坏电网结构方式实现对外场环境下电网传导干扰测试，从而准确获得电网传导干扰特性，不影响被测电路的阻抗特性，能够真实反映其电磁发射结果。能够真实反映其电磁发射结果。能够真实反映其电磁发射结果。

【技术实现步骤摘要】
基于偏心电流测量的空间电磁干扰信号识别与定位方法


[0001]本专利技术属于电磁兼容
，具体涉及基于偏心电流测量的空间电磁干扰信号识别与定位方法。

技术介绍

[0002]随着电气与电子技术的高速发展与广泛应用，各工业设备、系统使用的电磁信号具有功率大、频谱宽、密度高的特点，构成了极其复杂的电磁环境。基于国标、国军标的标准电磁兼容测试方法已经不能完全满足当前大功率、高电压、大电流的发电、变电、用电设备及系统的外场电磁兼容测试需求。
[0003]目前常见的电网传到干扰信号测试方法主要有两种，其一是在被测电路中接入线路阻抗稳定网络(LISN)并在LISN输出端测量干扰信号电压，另一种是在被测电路中接入穿心电容并通过电流探头测量干扰信号电流。这两种测量方法在被测电路中接入LISN或穿心电容，会导致电路阻抗特性发生明显变化，测试数据不能真实反映该电路在正常工作状态下的电网传导干扰与电磁状态。
[0004]此外，在复杂系统的外场电磁兼容测试中，试验现场不只有一个设备会产生电磁干扰传导发射及辐射发射，试验现场的空间电磁环境较为复杂。其他电路上的电磁干扰可能通过线间耦合进入被测电路，同时设备产生的空间电磁发射可能会在被测电路上感应出干扰电流，而当前电网传导干扰测试方法均不能有效分辨该被测电缆上的测量信号对应的干扰为两端设备产生的电网传导干扰或空间电磁干扰，对复杂系统的外场电磁兼容测试数据不能真实、准确的反映当前被测电路、系统的电磁状态。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于偏心电流测量的空间电磁干扰信号识别与定位方法，可以准确获得电网传导干扰特性。
[0006]基于偏心电流测量的空间电磁干扰信号识别与定位方法，包括：
[0007]对于连接两个设备的被测电缆，在被测电缆上靠近任一个设备的位置设置定向感应探测器，定向感应探测器的D侧靠近该设备，定向感应探测器的四个条带电极的D端接匹配电阻后接地，U端输出各自的感应电压信号；被测电缆位于定向感应探测器的感应金属套管中心，且与感应金属套管同轴；
[0008]获得定向感应探测器的四条条带电极U端输出的感应电压信号：V
A
、V
B
、V
C
和V
D
，则根据如下公式获得偏心电流相对于被测电缆中心轴的偏心坐标(x，y)：
[0009][0010]其中，R为感应金属套管半径，K
D
为一阶，K
D
＝2sin(φ/2)/(φ/2)，φ表示条带电极
相对于套管中心轴的张角；
[0011]则空间电磁干扰源方向为从电缆中心轴指向偏心坐标(x，y)的方向。
[0012]进一步的，空间电磁干扰源耦合至电缆的干扰电流幅值为：
[0013][0014]其中，ξ(x,y)为与偏心坐标有关的幅值修正因子，通过实验标定获得；Z0(ω)为系统等效传输阻抗。
[0015]进一步的，在空间电磁干扰覆盖空间中布置三条方向线性无关的被测电缆；分别计算每条被测电缆的偏心坐标，被测电缆中心轴与偏心坐标(x，y)确定一个平面，三条被测电缆确定的三个平面的交点位置即为空间电磁干扰源的位置。
[0016]本专利技术具有如下有益效果：
[0017]1、本专利技术针对外场环境非标准电磁兼容测试中无法分辨空间电磁干扰影响的难题，设计了一种基于偏心电流测量的空间电磁干扰信号测量与来源识别方法，能实现电磁兼容外场测试中对空间电磁干扰来源的识别与定位。
[0018]2、本专利技术可以以不破坏电网结构方式实现对外场环境下电网传导干扰测试，从而准确获得电网传导干扰特性，不影响被测电路的阻抗特性，能够真实反映其电磁发射结果。
附图说明
[0019]图1是本专利技术的定向感应探测器的剖面正视图；
[0020]图2是本专利技术的定向感应探测器的剖面侧视图；
[0021]图3是本专利技术的测量信号处理流程；
[0022]图4是本专利技术的测量连接示意图；
[0023]图5是本专利技术的空间电磁干扰源定位方法示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0025]本专利技术提供一种基于偏心电流测量的空间电磁干扰信号测量与来源识别方法。定向感应探测器此前被广泛应用于粒子加速器中对束流位置进行非拦截式在线测量，在粒子加速器领域，该装置被称为束流位置监测器(BPM)，通过四个电极感应到的电信号计算加速器真空管中粒子束团的位置信息。束流位置监测器(BPM)由两对对称布局的感应电极构成，按感应电极形式可以分为条带式、纽扣式、感应腔式BPM，其中只有条带式束流位置监测器具有定向耦合性。
[0026]所述定向感应探测器的剖面正视图如图1所示，所述定向感应探测器的剖面侧视图如图2所示：
[0027]定向感应探测器中的四个条带电极沿感应金属套管轴向对称附于套管内壁，条带电极的长度为l,相对于套管中心轴的张角为φ，电极厚度为t，特性阻抗为Z(通常为50Ω)。每个定向感应探测器分为U侧与D侧；每条条带电极具有两端，其中靠近定向感应探测器U侧的一端称为U端，靠近定向感应探测器D侧的一端称为D端。
[0028]条带电极的D端通过条带电极
‑
同匹配电阻转换接口连接匹配负载，在U端通过条
带电极
‑
同轴电缆转换接口连接阻抗为匹配电阻的同轴电缆。被测电缆从感应金属套管中心穿过，并通过夹具固定在套管中心并使被测电缆在套管中与套管管壁平行。
[0029]当发生空间电磁干扰时，空间电磁场会耦合至被测电缆上并在被测电缆上感应出干扰电流；该干扰电流沿被测电缆可以进入两端的设备，对设备造成干扰。本专利技术通过在靠近两端设备的位置的电缆上设置定向感应探测器，以实现对干扰电流的探测和空间电磁干扰的识别与定位。
[0030]当被测电缆中的干扰电流i(t)流从定向感应探测器U侧进入流向D侧时，会在金属感应套管上产生感应电信号I(t)，则在一个电极的U端感应到的壁电流为I(t)
·
(φ/2π)，该电流分两路，其中一路在同轴电缆上产生大小为I(t)
·
Z
·
(φ/4π)的感应电压，另一路会经条带电极传至D端，电信号在电极上的传播速度为v
I
，则在D端的感应电压为I(t
‑
l/v
I
)
·
Z
·
(φ/4π)。当电信号到达D端时，电信号在电缆中的传播速度为v
i
，则电极D端感应电流为
‑
I(t
‑
l/v
i
)
·
(φ/2π)。
[0031]当被测电缆中的干扰电流i(t)流从定向感应探测器D侧进入流向U侧时，该电流分两路，其中一路在D端的匹配电阻上产生的感应电压为
‑
I(t
‑
l本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于偏心电流测量的空间电磁干扰信号识别与定位方法，其特征在于：对于连接两个设备的被测电缆，在被测电缆上靠近任一个设备的位置设置定向感应探测器，定向感应探测器的D侧靠近该设备，定向感应探测器的四个条带电极的D端接匹配电阻后接地，U端输出各自的感应电压信号；被测电缆位于定向感应探测器的感应金属套管中心，且与感应金属套管同轴；获得定向感应探测器的四条条带电极U端输出的感应电压信号：V
A
、V
B
、V
C
和V
D
，则根据如下公式获得偏心电流相对于被测电缆中心轴的偏心坐标(x，y)：其中，R为感应金属套管半径，K
D
为一阶，K
D...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂修德，刘钢，杨华荣，周畅，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：