Измерение ЭДС

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «Измерение ЭМП»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( июнь 2014 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Пробник электрического поля FP2000 (диапазон 100 кГц - 2500 МГц)

Измерения ЭДС - это измерения окружающих (окружающих) электромагнитных полей , которые выполняются с помощью определенных датчиков или зондов, таких как измерители ЭДС. Эти зонды в целом можно рассматривать как антенны, хотя и с разными характеристиками. Фактически, зонды не должны возмущать электромагнитное поле и должны предотвращать взаимодействие и отражение в максимально возможной степени, чтобы получить точные результаты. Существует два основных типа измерений ЭДС:

• широкополосные измерения : выполняются с использованием широкополосного зонда, то есть устройства, которое обнаруживает любой сигнал в широком диапазоне частот и обычно выполняется с помощью трех независимых диодных детекторов ;
• частотно-избирательные измерения : в которых измерительная система состоит из полевой антенны и частотно-избирательного приемника или анализатора спектра, позволяющего контролировать интересующий частотный диапазон.

Зонды ЭДС могут реагировать на поля только на одной оси или могут быть трехосными, показывая компоненты поля одновременно в трех направлениях. Активные пробники с усилением могут улучшить точность и чувствительность измерений, но их активные компоненты могут ограничивать скорость их отклика.

Идеальные изотропные измерения [ править ]

Проекции электронного поля на ортогональную систему отсчета

Измерения ЭДС производятся с помощью датчика электрического поля или датчика H-поля, который может быть изотропным или одноосным, активным или пассивным. Моноаксиальный всенаправленный зонд - это устройство, которое воспринимает электрическое ( короткий диполь ) или магнитное поле, линейно поляризованное в заданном направлении.

Использование одноосного зонда подразумевает необходимость в трех измерениях, выполненных с осью датчика, установленной вдоль трех взаимно ортогональных направлений в конфигурации X, Y, Z. Например, его можно использовать в качестве зонда, который определяет составляющую электрического поля, параллельную направлению его оси симметрии. В этих условиях, где E - амплитуда падающего электрического поля, а θ - амплитуда угла между осью датчика и направлением электрического поля E, обнаруженный сигнал пропорционален | E | cos θ ( справа ). Это позволяет получить правильную полную амплитуду поля в виде

${\ displaystyle | E | = {\ sqrt {E_ {x} ^ {2} + E_ {y} ^ {2} + E_ {z} ^ {2}}}}$

или, в случае магнитного поля

${\ displaystyle | H | = {\ sqrt {H_ {x} ^ {2} + H_ {y} ^ {2} + H_ {z} ^ {2}}}}$

Изотропно (три-осевой) зонд упрощает процедуру измерения , поскольку общее значение поля определяется тремя мер , принимаемых без изменения положения датчика: эти результаты от геометрии устройства , которое производится с помощью трех независимых элементов широкополосного зондирования , сделанные ортогональны друг другу . На практике выход каждого элемента измеряется в трех последовательных временных интервалах, предполагая, что компоненты поля постоянны во времени.

Изотропная антенна AT3000 (пассивный пробник, 20 МГц - 3000 МГц)

Метры [ править ]

ЭДС метр является научным прибором для измерения электромагнитных полей (сокращенно ЭДС). Большинство измерителей измеряют плотность потока электромагнитного излучения ( поля постоянного тока ) или изменение электромагнитного поля во времени ( поля переменного тока ), по сути, так же, как радиоантенна, но с совершенно другими характеристиками обнаружения.

Две самые большие категории - это одноосные и трехосные. Одноосные измерители дешевле, чем трехосные, но для завершения обследования требуется больше времени, поскольку измеритель измеряет только одно измерение поля. Одноосные инструменты должны быть наклонены и повернуты по всем трем осям, чтобы получить полное измерение. Трехосевой измеритель измеряет все три оси одновременно, но эти модели, как правило, дороже.

Электромагнитные поля могут создаваться переменным или постоянным током. Измеритель ЭДС может измерять электромагнитные поля переменного тока, которые обычно излучаются искусственными источниками, такими как электропроводка, в то время как гауссметры или магнитометры измеряют поля постоянного тока, которые возникают естественным образом в геомагнитном поле Земли и излучаются из других источников, где присутствует постоянный ток.

Чувствительность и калибровка [ править ]

Поскольку большинство электромагнитных полей, встречающихся в повседневных ситуациях, генерируются бытовыми или промышленными приборами, большинство доступных измерителей ЭДС откалиброваны для измерения переменных полей 50 и 60  Гц ( частота электросети в Европе и США ). Существуют и другие измерители, которые могут измерять поля, чередующиеся с частотой до 20 Гц, однако они, как правило, намного дороже и используются только для конкретных исследовательских целей.

Калибровка должна выполняться лабораторией, аккредитованной по стандарту ISO 17025, и сертификат калибровки должен быть выдан соответствующим образом, чтобы гарантировать, что инструменты, используемые для выполнения измерений ЭМП, являются точными и что результаты измерений прослеживаются.

Примеры [ править ]

Активные и пассивные датчики [ править ]

Активные датчики - это чувствительные устройства, которые содержат активные компоненты; обычно это решение позволяет проводить более точные измерения пассивных компонентов. Фактически, пассивная приемная антенна собирает энергию из измеряемого электромагнитного поля и делает ее доступной через соединитель радиочастотного кабеля. Затем этот сигнал поступает на анализатор спектра, но характеристики поля могут быть каким-то образом изменены из-за наличия кабеля, особенно в условиях ближнего поля .

С другой стороны, эффективное решение состоит в переносе на оптический носитель компонента электрического (или магнитного) поля, измеряемого активным датчиком. Основными компонентами системы являются приемная электрооптическая антенна, которая способна передавать на оптическом носителе индивидуальную составляющую электрического (или магнитного) поля и возвращать ее в виде электрического сигнала на выходной порт. оптоэлектрического преобразователя.

Модулированная оптическая несущая передается по оптоволоконной линии на преобразователь, который извлекает модулирующий сигнал и преобразует его обратно в электрический сигнал. Полученный таким образом электрический сигнал может быть затем отправлен на анализатор спектра с помощью общего ВЧ-кабеля 50 Ом.

Изотропное отклонение [ править ]

Изотропное отклонение при измерениях ЭДС - это параметр, который описывает точность измерения напряженности поля независимо от ориентации зонда. Если поле получено тремя измерениями в ортогональной конфигурации X, Y, Z в виде:

${\ displaystyle | E | = {\ sqrt {E_ {x} ^ {2} + E_ {y} ^ {2} + E_ {z} ^ {2}}}}$

Достаточным условием, чтобы выражение было истинным для каждых трех ортогональных координат (X, Y, Z), является диаграмма направленности зондирующего излучения как можно ближе к идеальной короткой дипольной диаграмме, называемой sin θ:

${\ Displaystyle е (\ тета, \ фи) = А \ CDOT \ грех (\ тета)}$,

где A - функция частоты. Разница между диаграммой направленности идеального диполя и диаграммой направленности реального зонда называется изотропным отклонением .

Ссылки [ править ]

Библиография

• Солари, G; Viciguerra, G; Clampco Sistemi (февраль 2005 г.). Частотно-избирательные измерения электрического поля (100 кГц - 2,5 ГГц) и магнитного поля (100 кГц - 120 МГц) с помощью активных электрооптических приемных антенн (PDF) . 16-й Международный симпозиум и техническая выставка по электромагнитной совместимости в Цюрихе - EMC Zurich 2005 . Проверено 13 июля 2009 .