瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種傳感器，特別涉及到一種瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的進(jìn)步，越來(lái)越多的電子設(shè)備能產(chǎn)生瞬態(tài)電磁場(chǎng)，這些設(shè)備就會(huì)對(duì)其它 的設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，成為干擾源。因此，如何檢測(cè)這些干擾源及其強(qiáng)度從而采取保護(hù)和屏 蔽措施就顯得越來(lái)越迫切了。而利用瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器探測(cè)瞬態(tài)電場(chǎng)就可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
[0003] 根據(jù)不同的物理定律或物理現(xiàn)象，比如天線感應(yīng)、等效電荷、電光效應(yīng)和偏振光干 涉等，可以制作出不同特點(diǎn)的電場(chǎng)傳感器。它們適用于探測(cè)的電場(chǎng)強(qiáng)度有所不同、也有不同 的靈敏度、頻響特性和適用領(lǐng)域。這其中，用等效電荷法制作的瞬態(tài)電場(chǎng)微分傳感器可以測(cè) 量高頻、高強(qiáng)度的電場(chǎng)，是較理想的強(qiáng)瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器。
[0004] 這種傳感器是利用導(dǎo)體天線在電場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)電荷，進(jìn)而產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)即感應(yīng) 電壓，感應(yīng)電壓與天線所在位置的電場(chǎng)強(qiáng)度變化率呈線性相關(guān)，再通過(guò)對(duì)其進(jìn)行積分處理 就可以得到該點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度。這種傳感器是利用等效電荷方法確定傳感器漸進(jìn)錐形天線的 形狀，等效電荷方法的基本原理是先假定空間中存在靜態(tài)線性電荷分布r% q，稱為等效電荷 分布，使得總電荷為零，這個(gè)電荷分布產(chǎn)生的電勢(shì)分布可以得到，選擇兩個(gè)等勢(shì)面完全包含 電荷r eq，使得等勢(shì)面為理想導(dǎo)體，選擇合適的等勢(shì)面使得內(nèi)部電荷分布不受外場(chǎng)干擾，選 取的等勢(shì)面就可以確定天線形狀。傳統(tǒng)的麥克斯韋方程確定天線的方法計(jì)算量復(fù)雜，無(wú)法 從表達(dá)式中確定天線的電感電容等特性。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)傳感器的高寬帶，高靈敏度性能，并簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，本實(shí)用新型提供 了一種基于等效電荷法的漸進(jìn)圓錐形天線的高功率瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器。
[0006] -種瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器，包括一電場(chǎng)天線部、一電磁屏蔽管和一電磁屏蔽輸出盒相 互連接，以及兩個(gè)同軸電纜，所述電場(chǎng)天線部包括對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)天線探頭、兩個(gè)支撐件、 以及兩個(gè)鏡面圓板，所述兩個(gè)鏡面圓板重合對(duì)稱重疊設(shè)置，所述兩個(gè)支撐件分別間隔相對(duì) 設(shè)置于所述兩個(gè)鏡面圓板的中心，所述兩個(gè)天線探頭分別間隔對(duì)稱設(shè)置于所述兩個(gè)支撐件 上，所述天線探頭為漸進(jìn)圓錐，所述鏡面圓板、所述支撐件、所述天線探頭的中心線重合，所 述兩個(gè)同軸電纜的一端分別與所述兩個(gè)漸進(jìn)圓錐的錐尖電連接，所述兩個(gè)同軸電纜的另一 端穿過(guò)所述支撐件，由所述鏡面圓板的圓周外側(cè)引出，進(jìn)入所述電磁屏蔽管及所述電磁屏 蔽輸出盒，由所述電磁屏蔽輸出盒引出所述天線探頭的漸進(jìn)圓錐形用極坐標(biāo)系函數(shù)關(guān)系描 述表示，
_中11代表天線高度，θ為極角，k為常數(shù)。
[0007] 相比傳統(tǒng)的有源電場(chǎng)積分傳感器，本實(shí)用新型的瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器，其采用漸進(jìn)圓 錐形的天線探頭，這種無(wú)源的天線探頭能很好的過(guò)濾電離輻射造成的電信號(hào)干擾，只獲取 電磁輻射產(chǎn)生的電場(chǎng)值，并巧妙地利用了同軸電纜的屏蔽作用克服電場(chǎng)的干擾，把感應(yīng)出 的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)同軸電纜從探頭傳輸出來(lái)，有效的減少了測(cè)量信號(hào)在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的耦 合干擾。同時(shí)，相比有源電場(chǎng)積分傳感器，這種傳感器由于內(nèi)部是無(wú)源器件，實(shí)際測(cè)量過(guò)程 中不會(huì)受到射線類的電離輻射產(chǎn)生的干擾。輸出信號(hào)在與示波器等檢測(cè)設(shè)備連接時(shí)，直接 用SMA連接頭即可，有效降低信號(hào)的衰減和防止信號(hào)發(fā)生畸變。而且，與一般的無(wú)源器件一 樣，這種傳感器本身不存在測(cè)量的電場(chǎng)強(qiáng)度的上限。如果受到后面其它的有源連接設(shè)備飽 和條件的限制，可以通過(guò)對(duì)天線傳出的輸出信號(hào)添加適當(dāng)倍數(shù)的衰減器來(lái)消除該飽和現(xiàn) 象，只要對(duì)最后得到的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)倍數(shù)的還原即可得到衰減前的信號(hào)大小。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1為本實(shí)用新型瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009] 圖2為本實(shí)用新型瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器的分解結(jié)構(gòu)圖。
[0010] 圖3為本實(shí)用新型瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器的電場(chǎng)天線部的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖4為本實(shí)用新型瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器的電場(chǎng)天線部的鏡面圓板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖5為本實(shí)用新型瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器的電場(chǎng)天線部的支撐件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖6為本實(shí)用新型瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器的電場(chǎng)天線部的天線探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖7為本實(shí)用新型瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器的電磁屏蔽輸出盒的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖8為本實(shí)用新型瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器的電磁屏蔽輸出盒的分解結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖9為本實(shí)用新型瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器的電磁屏蔽輸出盒與電磁屏蔽管之間的固定板 的示意圖。
[0017] 圖10為本實(shí)用新型瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器的等效電路圖。
[0018] 圖11為本實(shí)用新型瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器輸出波形及積分波形對(duì)比圖。
[0019] 圖12為本實(shí)用新型瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器積分波形及激勵(lì)源波形對(duì)比圖。
[0020] 圖13為本實(shí)用新型瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器靈敏度校準(zhǔn)曲線。
[0021] 主要元件符號(hào)說(shuō)明
[0022] 電場(chǎng)天線部 10
[0023] 電磁屏蔽管 20
[0024]電磁屏蔽輸出盒 30
[0025] 金屬固定板 70
[0026] 第一固定孔 72
[0027] 第二固定孔 74
[0028] 瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器 100
[0029] 鏡面圓板 110
[0030] 第一通孔 112
[0031] 第二通孔 114
[0032]電磁屏蔽固定件 116
[0033] 支撐件 120
[0034] 第一端 122
[0035] 第二端 124
[0036] 天線探頭 130
[0037] 圓帽 132
[0038] 圓錐頭 134
[0039] 封閉空間 300
[0040] 殼體 310
[0041] 輸入孔 312
[0042] 輸出孔 316
[0043] 同軸電纜 810
[0044] 如下【具體實(shí)施方式】將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的闡述，參照附圖。應(yīng)理解，這些實(shí) 施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí) 用新型講授的內(nèi)容后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形 式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0046] 請(qǐng)參閱圖1及圖2,本實(shí)用新型提供一種瞬態(tài)電場(chǎng)傳感器100,其包括一電場(chǎng)天線部 10、一電磁屏蔽管20、一電磁屏蔽輸出盒30、以及兩個(gè)同軸電纜810。所述電場(chǎng)天線部10固定 于所述電磁屏蔽管20的一端，該電磁屏蔽管20的另一端與所述電磁屏蔽輸出盒30固定。所 述兩個(gè)同軸電纜810的一端在所述電磁屏蔽輸出盒30輸出，另外一端穿過(guò)所述電磁屏蔽管 20進(jìn)入所述天線探測(cè)部10。
[0047] 請(qǐng)參見圖3,所述電場(chǎng)天線部10包括具有相同結(jié)構(gòu)的兩個(gè)天線探頭130,具有相同 結(jié)構(gòu)的兩個(gè)支撐件120，以及具有相同結(jié)構(gòu)的兩個(gè)鏡面圓板110。所述兩個(gè)鏡面圓板110對(duì)稱 設(shè)置，并重合對(duì)稱固定在一起。所述兩個(gè)支撐件120分別間隔設(shè)置在所述兩個(gè)鏡面圓板110 的中心。所述兩個(gè)天線探頭130分別設(shè)置在所述兩個(gè)支撐件120上。所述鏡面圓板110,所述 支撐件120,以及所述天線探頭130具有相同的對(duì)稱軸。所述支撐件120設(shè)置于所述鏡面圓板 110中心，將所述天線探頭130支撐。換言之，所述支撐件120的一端固定與所述鏡面圓板110 的中心，另一端固定所述天線探頭130。
[0048] 請(qǐng)參見圖4,所述鏡面圓板110為具有一定厚度的圓板，其材料為金屬。本實(shí)施例 中，所述鏡面圓板110的厚度為3mm，其材料為金屬銅。所述鏡面圓板110中心具有一個(gè)圓形 的第一通孔112。該第一通孔112與所述鏡面圓板110具有相同的圓心。所述第一通孔112側(cè) 壁上具有一第二通孔114，該第二通孔114沿著所述鏡面圓板110的半徑方向延伸，一直到所 述鏡面圓板110的圓周側(cè)壁?？梢岳斫?，根據(jù)需要，所述鏡面圓板110還可以具有多個(gè)固定 孔，用于將所述兩個(gè)鏡面圓板110重疊對(duì)稱固定在一起。固定方式不限，可以用粘結(jié)劑固定， 也可以采用機(jī)械固定，如鉚釘或者卡扣的方式，或者也可以通過(guò)一體成型的方式形成一個(gè) 整體。本實(shí)施例中，所述鏡面圓板110上設(shè)置四個(gè)沉頭螺孔，通過(guò)螺母將兩個(gè)對(duì)稱的鏡面圓 板110連接。
[0049] 請(qǐng)參見圖5,所述支撐件120為中空的管狀結(jié)構(gòu)，其具有一第一端122和一與所述第 一端122相對(duì)的第二端124。所述支撐件120的第一端122固定于所述鏡面圓板110,并覆蓋所 述鏡面圓板110的第一通孔112。所述支撐件120的中心線與所述鏡面圓板110的對(duì)稱軸重 合，并且垂直于所述鏡面圓板110所在的平面?？梢岳斫?，該支撐件120與所述鏡面圓板110 的固定方式不限，可以用粘結(jié)劑固定，也可以采用機(jī)械固定，如鉚釘或者卡扣的方式固定。 本實(shí)施例中，采用固態(tài)膠水將所述支撐件120的第一端122與鏡面圓板110粘接固定。所述支 撐件120的第二端124用于支撐所述天線探頭130。該支撐件120應(yīng)當(dāng)為硬度較強(qiáng)的絕緣材料 制成，如尼龍6,尼龍66,環(huán)氧板，膠木板，聚四氟乙烯，有機(jī)玻璃等。高強(qiáng)度的絕緣材料不會(huì) 變形。本實(shí)施例中，所述支撐件120為圓管，其內(nèi)徑略大于所述第一通孔112的內(nèi)徑，其材料 為聚四氟乙烯。四氟乙烯的介電常數(shù)在很寬的頻率范圍內(nèi)都很低，所以對(duì)電磁場(chǎng)的影響很 小，而且機(jī)械強(qiáng)度足夠高。
[0050] 請(qǐng)參見圖6,所述天線探頭130為漸進(jìn)圓錐形，其材料為金屬。該天線探頭130具有 一圓帽132以及與該圓帽132-體的圓錐頭134。該天線探頭130設(shè)置于所述支撐件120的第 二端124,并通過(guò)固定粘結(jié)劑固定。該天線探頭130的圓錐頭134全部或者部分進(jìn)入所述支撐 件120的內(nèi)部。所述圓錐頭134的錐尖端與所述同軸電纜810的一端電連接。所述天線探頭 130的中心線與所述支撐件120的中心線一致。
[0051] 表1直角坐標(biāo)系下探頭天線探頭輪廓線坐標(biāo)，天線探頭130由下面的極坐標(biāo)系函數(shù) 關(guān)系描述，h代表天線高度，Θ為極角，k為常數(shù)，根據(jù)阻抗，即可確定該要求下天線探頭130的 輪廓方程：
[0052]
[0053]表1直角坐標(biāo)系下天線探頭輪廓線坐標(biāo) [0054]
[0055]所述同軸電纜810的一端與所述圓錐頭134的錐尖端電連接，另一端穿過(guò)所述支撐 件120的