【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电磁脉冲信号采集装置，涉及一种宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置。
技术介绍
1、在高功率电磁环境如高空电磁脉冲、雷电电磁脉冲、超宽带电磁脉冲和窄带高功率微波，可对各种电子系统产生干扰或毁伤效应。因此许多学者致力于研究效应机理和规律，以满足电磁防护或效应评估的需要。大量研究表明，仅采用脉冲幅值并不能完整表征电磁脉冲效应发生的物理机制。脉冲的积分能量、前沿变化率、整流冲击等参数均可能是引起效应发生的敏感参数。为提高效率，人们希望能够将所测得的脉冲信号，数字化之后进行存储分析，快速获得引起效应的敏感参数。同时系统级效应试验中往往需要对密闭腔体内的耦合场信号及感应电压、电流信号进行测量，对瞬态电磁脉冲信号采集设备提出了需求。
2、现有的电磁脉冲信号采集设备一般只能采集存储中高频脉冲，无法采集低频和超高频脉冲信号进行大容量存储；在超强电场工作下容易发生故障，采集波形易失真，采集到的数据容量小。另外现有的设备只有单路采集通道，一次只能采集一个传感器信号，无法同时采集多个传感器设备信号；也无法实时直观的展示脉冲信号波形。
技术实现思路
1、本专利技术解决的问题在于提供一种宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置，能够实时的采集直流到超高频的瞬态电磁脉冲信号，进行大容量存储，并可实时直观的观测电磁脉冲信号波形。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置，包括电磁脉冲传感器、多路采集通道并行的采集器和控制端；所述采集器设有采集处
4、所述电磁脉冲传感器设有接收天线，电磁脉冲传感器通过连接器将其采集的电磁感应脉冲信号发送给宽频运放器；宽频运放器将输入的单端信号转化为差分信号，并发送给模数转换器进行模数转换；模数转换之后的电磁脉冲信号，经模数转换器发送至采集处理单元，采集处理单元将电磁脉冲信号写入该路采集通道的ddr3存储器，ddr3存储器进行数据缓存；
5、采集处理单元接收控制端发送的控制参数，将电磁脉冲数据从ddr3存储器中读出，并通过光纤传输端口发送给控制端；
6、控制端接收电磁脉冲数据，存储在指定目录下，并对电磁脉冲数据进行解析，并将解析得到的电磁脉冲波形进行显示。
7、所述电磁脉冲传感器的接收天线为棒状天线，电磁脉冲传感器内设有对电磁感应脉冲电压限幅的钳位限压电路；电磁脉冲传感器的输出端口经sma连接器、射频线发送到采集通道的sma连接器，再发送给宽频运放器。
8、所述宽频运放器是在差分运放器上连接匹配电阻，使其增益带宽积为8ghz；宽频运放器模拟输入带宽为8ghz，使采集通道具有直流到8ghz的模拟带宽特性；宽频运放器的差分输出具有标准的evm指标，并符合模数转换器的输入要求。
9、所述匹配电阻包括连接在输入端的输入阻抗匹配电阻、增益放大电阻，连接在输出端的差分输出匹配电阻；
10、宽频运放器还设有共模参考输入引脚。
11、进一步，所述采集处理单元通过对模数转换器的控制寄存器进行写入，控制模数转换器进行采样，其模拟采样带宽为9ghz；采集处理单元同时控制各路模数转换器，模数转换器各自独立；
12、所述采集处理单元接收模数转换器发送的包括电磁脉冲信号的数据流，并对数据流进行流控，将数据流给到对应的ddr3存储器进行存储和读出。
13、所述采集器与控制端之间设有控制参数双向传递的参数传输端口，控制端可下发控制参数至采集器，控制端下发的控制参数包括电磁脉冲信号的触发阈值、采集时长；采集器也可上传当前各采集通道的工作状态参数至控制端，控制端将工作状态参数实时显示；
14、所述参数传输端口的通信方式包括：
15、参数传输端口为适用于短距离通信的串口通信接口，串口通信接口通过usb转串口的数据线传输控制参数；
16、或者，参数传输端口为适用于中长距离通信的光纤通信接口，光纤通信接口通过双模光纤线传输控制参数；
17、或者，参数传输端口为适用于远距离通信的无线通信接口，无线通信接口通过无线传输模块传输控制参数。
18、当采集处理单元收到模数转换器量化的电磁脉冲信号量化值大于设定的触发阈值，采集处理单元向控制端发出触发信号；采集器存储触发时刻之前一段时间的电磁脉冲信号数据和触发时刻之后一段时间的电磁脉冲信号数据；
19、控制端获取到触发信号之后进行指示响应，触发完成；
20、触发完成之后，采集器按照采集时长采集相应时长的电磁脉冲信号；采集完成之后，控制端下发读取数据指令，采集器收到指令之后开始上传电磁脉冲数据；控制端接收完电磁脉冲数据后解析，并进行脉冲波形的显示。
21、所述控制端按照数据协议对电磁脉冲数据进行解析：控制端每次接收16字节的数据，直至接完所有电磁脉冲数据；控制端对接收的16字节数据进行拼接，将16字节的数据拼接成10个点的电磁脉冲数据，多出来的8bit的数据在写入时固定为0x00，直接舍弃；
22、控制端将所有电磁脉冲数据点拼接完成之后，进行平滑滤波处理，再进行脉冲波形显示；
23、或者，控制端将所有电磁脉冲数据点进行频域转换，fft变换之后调用散点图控件进行波形显示。
24、所述控制端在进行波形显示时还进行直流偏置电压校准：是将原始电磁脉冲数据值减去直流偏置固定值，以此来消除直流偏置分量，对数据进行校准；
25、所述脉冲波形的显示时长可调，最大的显示时长不超过采集器采集电磁脉冲信号的总时长。
26、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
27、本专利技术提供的宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置，采集器的个采集通道各自独立互不干扰，可同时采集多个传感器设备信号；能够实时的采集直流到超高频（直流到8ghz）的瞬态电磁脉冲信号，并进行大容量存储（存储总容量可达8gb）；光纤传输端口可快速的传输电磁脉冲信号（线速率为6.25gbps，最高支持10.3125gbps），控制端可实时、直观的观测脉冲信号波形，还能够对脉冲信号进行fft分析。
28、本专利技术提供的宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置，控制端下发控制参数的参数传输端口的通信方式多样，可使用光纤通信接口、串行通信接口、无线通信接口（4g）进行传输，可适用于不同的传输距离远，使用方便；对于使用者在高电压强磁环境中，更为的安全。
29、本专利技术提供的宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置，拥有多路采集通道，每个通道各自独立互不干扰，传输速率快，数据稳定；可同时采集多个传感器设备输出信号，比如电磁感应电压传感器，电磁感应电流传感器，电磁感应场强传感器等；本专利技术采集装置不仅可采集电磁脉冲信号，也可采集各种不同形式的模拟信号，比如正弦信号，正弦震荡信号，采集频率范围为直流到8ghz。
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1.一种宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置，其特征在于，包括电磁脉冲传感器、多路采集通道并行的采集器和控制端；所述采集器设有采集处理单元，其每路采集通道均包括宽频运放器、模数转换器和DDR3存储器；
2.如权利要求1所述的宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置，其特征在于，所述电磁脉冲传感器的接收天线为棒状天线，电磁脉冲传感器内设有对电磁感应脉冲电压限幅的钳位限压电路；电磁脉冲传感器的输出端口经SMA连接器、射频线发送到采集通道的SMA连接器，再发送给宽频运放器。
3.如权利要求1所述的宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置，其特征在于，所述宽频运放器是在差分运放器上连接匹配电阻，使其增益带宽积为8GHz；宽频运放器模拟输入带宽为8GHz，使采集通道具有直流到8GHz的模拟带宽特性；宽频运放器的差分输出具有标准的EVM指标，并符合模数转换器的输入要求。
4.如权利要求3所述的宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置，其特征在于，所述匹配电阻包括连接在输入端的输入阻抗匹配电阻、增益放大电阻，连接在输出端的差分输出匹配电阻；
5.如权利要求1所述的宽频瞬态电磁脉冲信号采集装
6.如权利要求1所述的宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置，其特征在于，所述采集器与控制端之间设有控制参数双向传递的参数传输端口，控制端可下发控制参数至采集器，控制端下发的控制参数包括电磁脉冲信号的触发阈值、采集时长；采集器也可上传当前各采集通道的工作状态参数至控制端，控制端将工作状态参数实时显示；
7.如权利要求1或6所述的宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置，其特征在于，当采集处理单元收到模数转换器量化的电磁脉冲信号量化值大于设定的触发阈值，采集处理单元向控制端发出触发信号；采集器存储触发时刻之前一段时间的电磁脉冲信号数据和触发时刻之后一段时间的电磁脉冲信号数据；
8.如权利要求7所述的宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置，其特征在于，所述控制端按照数据协议对电磁脉冲数据进行解析：控制端每次接收16字节的数据，直至接完所有电磁脉冲数据；控制端对接收的16字节数据进行拼接，将16字节的数据拼接成10个点的电磁脉冲数据，多出来的8bit的数据在写入时固定为0x00，直接舍弃；
9.如权利要求8所述的宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置，其特征在于，所述控制端在进行波形显示时还进行直流偏置电压校准：是将原始电磁脉冲数据值减去直流偏置固定值，以此来消除直流偏置分量，对数据进行校准；
10.如权利要求1、3、5或6所述的宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置，其特征在于，所述采集处理单元基于FPGA芯片来实现、所述宽频运放器基于LMH5401差分放大器来实现；DDR3存储器可存储100ms的电磁脉冲信号，存储深度为500MB，最大存储深度可扩展至2GB；
...【技术特征摘要】
1.一种宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置，其特征在于，包括电磁脉冲传感器、多路采集通道并行的采集器和控制端；所述采集器设有采集处理单元，其每路采集通道均包括宽频运放器、模数转换器和ddr3存储器；
2.如权利要求1所述的宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置，其特征在于，所述电磁脉冲传感器的接收天线为棒状天线，电磁脉冲传感器内设有对电磁感应脉冲电压限幅的钳位限压电路；电磁脉冲传感器的输出端口经sma连接器、射频线发送到采集通道的sma连接器，再发送给宽频运放器。
3.如权利要求1所述的宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置，其特征在于，所述宽频运放器是在差分运放器上连接匹配电阻，使其增益带宽积为8ghz；宽频运放器模拟输入带宽为8ghz，使采集通道具有直流到8ghz的模拟带宽特性；宽频运放器的差分输出具有标准的evm指标，并符合模数转换器的输入要求。
4.如权利要求3所述的宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置，其特征在于，所述匹配电阻包括连接在输入端的输入阻抗匹配电阻、增益放大电阻，连接在输出端的差分输出匹配电阻；
5.如权利要求1所述的宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置，其特征在于，所述采集处理单元通过对模数转换器的控制寄存器进行写入，控制模数转换器进行采样，其模拟采样带宽为9ghz；采集处理单元同时控制各路模数转换器，模数转换器各自独立；
6.如权利要求1所述的宽频瞬态电磁脉冲信号采集装置，其特征在于，所述采集器与控制端之间设有控制参...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛，刘次民，刘冬，郭文伟，
申请(专利权)人：西安辉道电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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