产品与解决方案Products and Solutions
概述:

本系统利用铌酸锂晶体的电光效应原理研制光波导电磁场测量系统,通过模块化设计,实现对直流、工频、2kHz-18GHz(多个探头)电磁场信号的波形、频谱、相位及幅度的测量。


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本系统利用铌酸锂晶体的电光效应原理研制光波导电磁场测量系统,通过模块化设计,实现对直流、工频、2kHz-18GHz(多个探头)电磁场信号的波形、频谱、相位及幅度的测量。

系统具有大带宽、高量程、响应时间快、无传导干扰、对场扰动小等特点,应用于核爆脉冲、高压放电脉冲、雷电脉冲、电磁脉冲、雷达脉冲、高功率微波、电磁兼容性及大场强的监测,特别适用于大脉冲信号、高场强的监测,可以测量大带宽范围内的微秒、纳秒、皮秒级别脉冲信号,准确获得信号的时域波形及频谱相位信息。系统由光电探头、光电主机及光纤组成,有系列探头及对应主机实现对直流、工频、2kHz-18GHz频段电场的测量,光波导电磁场测量系统相当于一个小尺寸、超大带宽、大量程、对场扰动小的全向天线。


电磁兼容测试:

     用于电子设备及系统的电磁兼容性测量等;可以作为场强监测探头或场强传感器,满足IEC61000-4-3,GJB151B-2013,GJB1389A等标准的电场辐射敏感度(抗扰度)对应电场强度以及瞬态电磁场辐射敏感度(抗扰度)对应脉冲场的测试要求。

高压输变电工程电磁环境监测:

       电晕放电、局部放电、开关操作冲击放电以及雷电冲击空气间隙放电等瞬态脉冲电场的测量;绝缘子表面,高压带电设备附近等高强度工频电场测量。

高功率电磁场及脉冲监测:

       核电磁脉冲、高功率微波、雷达辐射场、静电放电、等离子体微波加工等的电场测量;脉冲直线加速器、大功率高频高压加速器、质谱分析仪等高能设备内部电场测量。

复杂电磁环境监测:

       在国防军工领域,电子对抗,有高强度雷达脉冲、多种体制的通信信号、宽带的电子干扰信号、各种电子装备产生的电磁干扰等等,战场电磁环境极其复杂,光电场强测量系统的小尺寸、大宽带、高量程、远距离监测、快速响应等特点使得其成为复杂电磁环境监测的最佳选择。

电磁辐射监测:

       移动通信基站、广播电视发射塔、环境电磁场监测、电气化铁路、导航台、家用电器等等的电磁辐射。相对于传统的综合场强仪,光电场强测量系统具有频谱分析及时域波形测量的功能,相对于传统的选频分析仪,光电场强测量系统具有大带宽的特点,频率范围达到18GHz,而传统的选频分析仪的频率范围只有6GHz。


大带宽测量

电场测量的频率范围为DC-100Hz、2kHz-18GHz,根据测量带宽的不同分为五种型号,其中OS-5-00型的频率范围为DC~100Hz;OS-5-02型的频率范围为2kHz~200MHz;OS-5-1型的频率范围为10kHz~1GHz;OS-5-5型的频率范围100kHz~5GHz ; OS-5-18型的频率范围为100MHz~18GHz; OS-5-M型磁场测量系统频率范围为:1GHz~5GHz。


脉冲场测量                                                                                    

光波导电磁场强测量系统具有大带宽、大动态范围、响应时间快,可以迅速捕捉测量微秒、纳秒、皮秒级别脉冲等特点,满足电磁脉冲幅度高、脉宽窄、频道宽、迅变的测量需求,可以测量雷电脉冲、核爆脉冲、EMP电磁脉冲、雷达脉冲、放电脉冲等。


电磁兼容性能优越  

光电探头金属电极细小,对被测场扰动小,探头和光电主机之间为光纤连接,抗电磁干扰能力强,没有射频线缆连接带来的串扰问题。


对被测信号的全面测量 

光电探测主机将光电探头输出的光信号进行光电转换解调放大后输出到N型射频接口,可以输出到示波器或者频谱仪,观察信号时域波形、频谱、幅度以及相位信息。


大场强信号测量的最佳选择 

其中探头OS-5-02的测量上限为200kV/m,其他探头测量幅度达到100kV/m(可定制更高场强的探头,最高可达1000kV/m),满足GJB1389A中所要求脉冲场及辐射抗扰度中场强的测量要求。远大于传统的检波二极管偶极子探头及热偶极子探头的几百伏每米的测量上限。

远距离测量

光电探头与主机分离设计,两者通过光纤连接,没有传统的射频线缆带来损耗而降低测量的灵敏度,测量点位与测量观察点位可以相隔较远。


抗大场强毁坏

光电探头属于无源铌酸锂晶体器件,内无电子元器件,不会被大场强毁坏,光电探头和光电主机之间传递的是光信号,无论探头处的场强多大,电磁能量都不会通过光纤传递到后端的光电主机及频谱仪示波器等,因此也就不会被毁坏。而传统的探头或者天线通过金属线缆连接主机,都存在大场强毁坏的问题。


小尺寸设计

单轴向光电探头尺寸为40mm*60mm*110mm,其中单轴金属阵列天线部分的尺寸小于20mm*10mm,可以方便的放置到窄小的空间中进行测量,可以手持测量也可架设在三脚架上进行测量。


户外现场测量及实验室测量设计

光电主机采用内置锂离子电池供电,同时支持外接供电,便携设计,探头可以方便的安装在绝缘三脚架,可以在实验室测量,也可以携带到户外在现场测量。



注意:

1)请勿用探头长时间(不宜超过1分钟)测试高功率微波(频率大于10MHz,场强大于10kV/m),否则有可能高功率微波产生的热量会烧毁探头。

2)请勿将测量主机置于高功率微波场区域。如有需要,应进行良好的电磁屏蔽防护。

3)进行高功率微波测试时,应注意人员安全防护。

4)产品性能参数仅供参考,客户实际要求的性能参数以双方所签订的合同为准。





应用案例一:雷电电磁脉冲测量

背景介绍:

电压等级的不断升高,如超高压、特高压输变电技术的发展与应用,使得绝缘配合成为高压输电线路设计中的关键问题之一。其中长空气间隙放电机理的研究,对于科学合理地设计配置各类高压电气设备的绝缘参数,保证电力系统安全可靠地运行具有重要意义。对放电区域中的电场进行直接测量,是研究长空气间隙放电机理的有效办法,但是由于测量手段的限制,目前无法对雷电冲击电压作用下流注放电区域内部电场进行直接测量,对长空气间隙放电机理的研究仍然停留在仿真计算阶段。

标准雷电电磁脉冲波形为1.2/50μs,在高电压工程领域中这类场强高达几百甚至上千kV/m的微秒强脉冲电场。

 

测试条件:使用标准雷电电磁脉冲发生器(上升时间1.2 μs±30%、半宽50 μs±20%,峰值电压从1000 V到10000 V),电场探头置于TEM cell中进行测量,将原始信号与测量信号接入示波器对比。

 

测试结果展示(上升时间1.2 μs±30%、半宽50 μs±20%):

 

  


                                                                 场强约74.1kV/m                               场强约129.6 kV/m


     


                                            场强约185.2kV/m                             场强约240.7 kV/m

 

 

测试结果展示(250 μs/2500 μs):

 

   

                                  场强约111kV/m                          场强约222 kV/m

线性动态测试


                                                                                                      

应用案例二:纳秒电磁脉冲测量

背景介绍:

这类电磁脉冲的峰值场强一般从几百V/m到几十kV/m,脉冲时域波形上升时间、衰减时间以及半宽都在ns量级,频谱范围主要覆盖从几十或者几百kHz到几百MHz甚至上GHz。因此,要求用于测量纳秒电磁脉冲的系统具有宽带宽、大线性动态范围等特点。

适用范围:瞬态、高速电磁脉冲测量技术

测试条件:

纳秒脉冲触发器与发生器作为信号发生系统,加入可调衰减器进行幅度调整,电场探头置于TEM cell中进行测量,将原始信号与测量信号接入示波器对比。

 

 

窄纳秒脉冲(半宽6ns,250 V/m)及宽纳秒脉冲(半宽50ns,5.3KV/m)测试

 

 

纳秒方脉冲测试


 

应用案例三:雷达信号测量

背景介绍:

雷达信号通常的工作频段从0.1~40GHz,雷达侦查系统重要的任务之一是从截获的雷达信号中测量出信号的频率,这类信号覆盖频段较广,在测量此类高场强信号时,传统天线探头不能正常工作甚至烧坏,光电场强测量系统探头属于无源探头,可适应这种持续的、大幅度信号进行测量。

适用范围:雷达探测技术领域

测试条件:使用信号源、功放、雷达信号发射机作为信号发生系统,暗室内部的场强值根据功率计的读数确定,将电场探头置于微波暗室中进行测量,测量信号通过示波器观测。

 

雷达调制信号测试:

载波为3GHz正弦波,调制信号为30 kHz方波,信号幅度为2000V/m


 


实际应用案例:中国某计量测试研究所——高场强脉冲场测量

 

使用高功率功率放大器在混响室中可产生高于1000V/m的连续电场信号,由于光波导电场传感器的无源性,非常适合测量高场强信号,将探头与主机使用光缆连接,主机输出连接频谱分析仪,在PC上配合场强测量软件控制采集频谱分析仪进行场强与频率的读数,测量范围200V/m~6000V/m,载波频率范围1GHz~14GHz,调制信号频率范围1kHz~100kHz,脉冲上升沿时间≤1ns。

注意:请勿在高功率微波环境长时间测试,否则热量吸收有可能导致温度过高损坏探头。

应用案例四:工/射频信号测量

背景介绍:

光电场强测量系统探头采用光学晶体制作,属于“无源探头”,系统具有大带宽、高稳定度以及对无干扰的特点,可以精准的测量工频、射频信号,通过系统内置选频设备或外接频谱仪,可分析测量信号的频谱及场强。

适用范围:工频、射频信号测量技术领域

测试条件:工频电场在工频电场校准系统中测试,射频信号在TEM/GTEM cell/微波暗室中测试,工频测量系统采用内置选频设备,通过手持显示设备可读取被测的场强值。

工频测量系统

 

射频测量系统

 

 

测试结果展示:

OS-5-02主机显示场强值

OS-5-5 PC软件显示场强值

 

频响及线性

 

 

 

  


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