一种ns级电磁脉冲场探头校准系统、方法及装置与流程

所属的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程及有关说明，可以参考系统实施例中的对应过程，在此不再赘述。本说明书第三实施例提供一种存储装置，其中存储有多条程序，所述程序适用于由处理器加载并执行以实现上述的一种ns级电磁脉冲场探头校准方法。本说明书第四实施例提供一种处理装置，包括处理器、存储装置；处理器，适用于执行各条程序；存储装置，适用于存储多条程序；所述程序适用于由处理器加载并执行以实现上述的一种ns级电磁脉冲场探头校准方法。所述的技术人员可以清楚的了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述系统实例中的对应过程，在此不再赘述。以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。

背景技术：

1、gjb151b-2013《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》中rs105瞬态电磁场辐射敏感度试验用于验证设备承受瞬态电磁脉冲辐射场的能力，试验要求产生的电磁脉冲辐射场峰值幅度为50kv/m，脉冲波形上升时间为1.8ns～2.8ns。试验过程中，为确保产生的电磁脉冲辐射场满足幅度与脉冲波形要求，需要采用ns级电磁脉冲场探头来对试验系统进行校验。然而，目前对电磁脉冲场探头的性能校准尚未形成通用的操作规范和标准方法，因此无法对脉冲场探头性能进行合理评价，从而难以保证相关电磁脉冲场辐射敏感度试验结果的准确性与可靠性。

2、目前，对脉冲场探头的校准主要参考ieee std 1309-2013，该文件提出了多种脉冲场产生装置，其中tem室、gtem室等均可用于电磁脉冲场探头的校准，如图2所示。

3、tem室是一种变形的同轴传输线结构，主要由两端口、锥形过渡段、矩形主传输线段和中间导体芯板等几部分构成。当电磁脉冲信号通过端口1馈入tem室，端口2连接匹配负载时，电磁波在tem室的主传输线段以tem模传输，在中间导体芯板和上下顶板之间的空间电磁场基本分布均匀。根据其电磁场传播特性，在任一点电场是垂直极化的，场强可根据下式来进行计算。

4、

5、其中，u表示tem室壳体上、下顶板与中间芯板之间的电压，v；e表示tem室内脉冲场区域处电场强度，v/m，d表示tem室壳体上、下顶板与芯板之间的距离，m；

6、在使用tem室对脉冲场探头进行校准时，将被校脉冲场探头置于tem室脉冲场区域中，脉冲电压信号由脉冲源产生，馈入tem室输入端口，经过tem室后，从输出端口通过衰减器(衰减量为att)连接进入示波器的通道1，获得参考信号u1；脉冲场探头感应脉冲场，接收电压信号进入示波器的通道2，获得测量信号u2，如图3所示。

7、被校脉冲场探头放置位置处脉冲电场强度幅值场强计算公式由公式(1)变换为：

8、

9、其中，u1表示通道1接收的参考信号幅度，v；att表示衰减器的衰减量，db；

10、根据被校脉冲场探头的校准系数定义，其计算公式如下：

11、

12、其中，k表示脉冲场探头校准系数，m-1，u2表示脉冲场探头接收的电压信号幅度，v；

13、结合公式(2)和公式(3)，则被校脉冲场探头的校准系数计算公式如下：

14、

15、在脉冲场探头校准过程中，脉冲源产生的电磁脉冲信号通过tem室的输入端口进入tem室结构装置后，在tem室中间芯板和上下极板之间产生电磁脉冲场信号，该脉冲场幅度的计算依赖于衰减器的衰减量和通道1的电压幅度。然而，实际校准过程中，由于tem室工作带宽的限制、端口阻抗的不完全匹配以及结构损耗等原因，tem室中间芯板和上下极板之间的电压幅度与根据公式(2)计算的电压幅度并不完全相等，用公式(2)计算的电压幅度来计算脉冲场强幅度会引入误差，从而影响脉冲场探头校准结果的准确度。

技术实现思路

1、本说明书提供了一种ns级电磁脉冲场探头校准方法，用以解决现有校准系统通过电压幅度来计算脉冲场强幅度会引入误差，从而影响脉冲场探头校准结果的准确度的问题，即现有的校准系统对脉冲场探头的校准准确度较低的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本说明书的第一方面，提供了一种ns级电磁脉冲场探头校准装置，包括：脉冲源、定向耦合器、tem室、衰减器、示波器、计算机；

4、所述脉冲源产生脉冲电压信号然后馈入所述定向耦合器；

5、所述定向耦合器将馈入的脉冲电压信号进行耦合，产生第一直通信号、第二直通信号；所述定向耦合器将所述第一直通信号馈入所述tem室，将所述第二直通信号馈入所述示波器的第三输入通道；

6、所述tem室的脉冲场区域中设置有被校脉冲场探头；

7、所述第一直通信号经所述tem室传播后输出至所述衰减器，经所述衰减器衰减后进入所述示波器的第一输入通道；所述被校脉冲场探头感应所述第一直通信号在所述tem室传播时产生的脉冲场，获得电压信号进入所述示波器的第二输入通道；

8、所述示波器测量所述第一输入通道的信号及其对应的接收电压，得到第一路参考信号、接收电压u1；所述示波器测量所述第二输入通道的信号及其对应的接收电压，得到测量信号、接收电压u2；所述示波器测量所述第三输入通道的信号及其对应的接收电压，得到第二路参考信号、接收电压u3；

9、所述计算机根据所述u1、所述u2、所述u3，计算所述被校脉冲场探头的校准系数，进而对所述被校脉冲场探头进行校准。

10、在一些优选的实施方式中，所述tem室为变形的同轴传输线结构装置。

11、在一些优选的实施方式中，所述tem室包括两端口、锥形过渡段、矩形主传输线段和中间导体芯板；所述两端口为输入端口、输出端口；电磁波在所述矩形主传输线段以tem模传输。

12、在一些优选的实施方式中，所述被校脉冲场探头设置在所述tem室的中间芯板和下极板之间，位于所述tem室产生的脉冲场内场点位置处。

13、在一些优选的实施方式中，所述tem室的中间芯板和下极板之间的电压，其计算方法为：

14、

15、其中，u表示tem室的中间芯板和下极板之间的电压，att表示衰减器的衰减量，c表示定向耦合器的耦合系数。

16、在一些优选的实施方式中，根据所述u1、所述u2、所述u3，计算所述被校脉冲场探头的校准系数，其方法为：

17、

18、其中，k表示被校脉冲场探头的校准系数，d表示tem室的中间芯板和下极板之间的距离。

19、在一些优选的实施方式中，所述u1、所述u2、所述u3通过所述示波器读数直接获得

20、本说明书的第二方面，提供了一种ns级电磁脉冲场探头校准方法，基于上述的ns级电磁脉冲场探头校准系统，所述方法包括以下步骤：

21、步骤s10，所述计算机提取所述示波器的第一输入通道、第二输入通道、第三输入通道馈入的信号的接收电压，分别作为u1、u2、u3；

22、步骤s20，所述计算机根据所述u1、所述u2、所述u3，计算所述被校脉冲场探头的校准系数，进而对所述被校脉冲场探头进行校准。

23、本说明书的第三方面，提供了一种存储装置，其中存储有多条程序，所述程序适用于由处理器加载并执行以实现上述的一种ns级电磁脉冲场探头校准方法。

24、本说明书的第四方面，提供了一种处理装置，包括处理器、存储装置；处理器，适用于执行各条程序；存储装置，适用于存储多条程序；所述程序适用于由处理器加载并执行以实现上述的一种ns级电磁脉冲场探头校准方法。

25、本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

26、1)本发明在对脉冲场探头性能进行校准时，在脉冲源和tem室输入端口之间增加定向耦合器，利用tem室输出端口和衰减器获得第一路参考信号通道1的数据，再利用定向耦合器的监测端口获得第二路参考信号通道3的数据，采用两个参考信号获得的平均值来计算校准系数，减小了tem室工作带宽的限制、端口阻抗的不完全匹配以及结构损耗等引入的校准误差，进而提高脉冲场探头性能校准结果的准确度。

27、2)本发明在实际应用中，可对用于rs105瞬态电磁场辐射敏感度试验的ns级脉冲场探头性能进行校准，达到准确评估场探头性能的目的，从而为rs105瞬态电磁场辐射敏感度试验结果的准确性提供充分的计量保障。