电磁环境测量仪器
电磁环境的测量按测量场所分为:作业环境、特定公众暴露环境、一般公众暴露环境的测量。按测量参数分为:电场强度、磁场强度、电磁场功率通量密度、无线电干扰等的测量。测量仪器根据测量目的分为:非选频式宽带辐射测量仪和选频式辐射测量仪。
①偶极子和检波二极管组成探头:这类仪器由三个长为2~10cm的正交偶极子天线,端接肖特基检波二极管、RC滤波器组成。检波后的直流电流经高阻传输线或光缆送入数据处理和显示电路;当时(D-偶极子直径,—偶极子长度),偶极子互耦可忽略不计;由于偶极子相互正交,将不依赖场的极化方向;探头尺寸很小,对场的振动扰动也小,能分辨场的细微变化。根据双锥天线理论,求得偶极子等效电容、电感;
式中:—天线半径;—偶极子截面积;—偶极子实际长度。
由于偶极子天线阻抗呈容性,输出电压是频率的函数:
式中:—角频率, ;—频率;—天线缝隙电容和负载电容;—负载电阻。
当三副正交偶极子组成探头时,它可以分别接收三个方向场分量,经理论分析得出:
式中:—检波器引入的常数;—偶极子与高频感应电压间比例系数;—分别对应于三个方向的电场分量;—待测场的电场矢量。
为待测场的厄米特(Hermitian)幅度。可见,用端接平方律特性二极管的三维正交偶极子天线,总的直流输出正比于待测场地平方,而功率密度亦正比于待测场的平方,因此经过校准后,的值就等于待测电场的功率密度。如果电路中引入开平方电路,那么值就等于待测电场强度值。偶极子的长度应小于被测频率的半波长。
②热电偶型探头:采取三条相互垂直的热电偶结点阵作电场测量探头,提供了和热电偶元件切线方向场强平方成正比的直流输出。待测场强为,与极化无关。沿三个方向分布的热电偶元件最大尺寸应小于最高工作频率波长的1/4.避免谐振。
③磁场探头:由三个相互正交环天线和二极管、RC滤波元件、高阻线组成,从而保证其全向性和频率响应。环天线感应电势为:式中:N—环匝数;b—环半径;H—待测场的磁场强度。
为了确保环境监测的质量,应对这类仪器电性能提出基本要求:各向同性误差dB;系统频率响应不均匀度dB;灵敏度0.5V/m;校准精度dB.
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