基于光纤技术的电磁脉冲3维电,磁场测量系统

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1、第41卷第1期：339-345高电压技术Vol.41,No.1:339-3452015年1月31日HighVoltageEngineeringJanuary31,2015DOI:10.13336/j.1003-6520.hve.2015.01.048基于光纤技术的电磁脉冲3维电、磁场测量系统孔旭，谢彦召（西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室，西安710049）摘要：为对空间中任意极化方向的电磁脉冲进行测量，研制了一套3维电场和磁场测量系统。分别选择棒状电小天线与B-dot天线作为电场、磁场传感器的接收天线，并通过改变天线几何尺寸来满足工作带宽与灵敏度的测量

2、要求；通过光电转换模块将调理后的天线输出信号转换为光强度信号并通过光纤传输；最终通过建模仿真与标定试验来验证测量系统的性能。实验结果表明：所研制的测量系统体积小、抗干扰能力强、对电磁脉冲的纳秒级前沿响应快，其响应前沿<3ns，电场测量系统的动态范围可达−8.5~8.5kV/m，磁场测量系统的动态范围可达−10~10A/m；且可以通过3维矢量合成的方法方便地测量空间任意极化方向的电磁脉冲。关键词：3维电磁场传感器；电磁脉冲；光纤传输；电小天线；B-dot天线；宽带ElectricFieldandMagneticFieldMeasuringSystemforEMPM

3、easurementBasedonFiberTechnologyKONGXu,XIEYanzhao(StateKeyLaboratoryofElectricalInsulationandPowerEquipment,Xi’anJiaotongUniversity,Xi’an710049,China)Abstract：Tomeasureelectromagneticpulses(EMPs)witharbitrarydirectionofpolarization,wedevelopedanisotropicelectromagneticfieldmeasurings

4、ystem.Thesystemhasanunbalancedsplitshieldloopantennaandanelectricallysmallmonopoleantennaasitsreceivingantennascorrespondingtosensorsofelectricfieldandmagneticfield,respectively.Byadjustingtheantennas’sizes,thesystemmeetstherequirementsofEMPmeasurementinbothworkingbandwidthandsensiti

5、vity.Theobtainedsignalsaretransformedintolightintensitysignalsbyanopticaltransmitter,andtransmitthroughopticalfibers.Wetestedthesystemthroughbothsimulationsandcalibrationtests.Theresultsshowthattheproposedmeasurementsystemhascertainadvantagesforitssmallsize,highanti-interferencecapab

6、ility,andwide-bandresponse.Theresponsetimetothepulsewith1nsrisingedgeiswithin3ns.Themeasuringrangeofelectricfieldmeasuringsys-temisform−8.5kV/mto8.5kV/mandthemeasuringrangeofmagneticmeasuringsystemisfrom−10A/mto10A/m.ItcanmeasureEMPswitharbitrarydirectionofpolarizationcombiningwithth

7、evectorsynthesismethod.Keywords：3-Delectricfieldandmagneticfieldsensor;electromagneticpulse;optic-fibertransmission;electricallysmallantenna;B-dotantenna;wide-band技术将测量信号通过光纤传输该测量方法易于实0引言1现、抗干扰能力强、响应频带宽，因此国内很多研瞬态电磁脉冲具有电场强度大、上升沿陡、频究机构都对该测量方法进行了深入的研究。如石立谱范围宽等特点，而电磁脉冲测试技术作为揭示瞬华、刘卫东和朱长青等

8、分别基于该种方法研制了用