[发明专利]光电式电场近场扫描仪

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及测量磁变量和电变量的系统，具体地说是光电式电场近场扫描仪。

背景技术

电路板的电磁兼容是电子技术发展到高速时代后不可忽视的环节，工作中的电路板产生的各种电磁辐射会对其周围电子元件和电路产生一定程度的影响，在元器件选择和电路板设计过程中，电磁兼容设计是非常重要的步骤，而电路板电磁辐射的测试与评估，需要有专业的电磁场强度测试设备来完成。目前国际上比较成熟的技术是利用微型天线制作的探针或者微型天线阵列组成的探测板来探测电场，将微型天线捕捉到的微弱型号进行调理放大，得到相应的电场强度值；另一种方法是利用霍尔原理，采用对磁场敏感的特殊材料制作探头来采集磁场强度，以上方式都需要在探头上施加外部电压或电流，本身就引入了空间电磁干扰，而不同工作条件下的电磁辐射又需要不同参数的探头来完成测量，观察记录和数据分析都较为复杂。

CN104635063A公开了一种三维电磁场平移扫描光学测量系统及电磁场测定方法，CN204422737U报道了一种三维光学通道电磁场移动扫描测量系统，两者内容差不多，都存在的如下缺陷：①光学传感器安装于移动臂上，移动过程中产生的震动对光纤中光信号采集有致命的影响；②测量控制中控制方式不够灵活；③测量精度不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供光电式电场近场扫描仪，是一种采用安装有上下两个光纤晶体探头的三维光电式电场近场扫描装置，克服了现有技术的电场探测系统本身就引入空间电磁干扰、观察记录和数据分析都很复杂、移动过程中产生的震动、控制方式不够灵活和测量精度不高的缺陷。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：光电式电场近场扫描仪，是一种采用安装有上下两个光纤晶体探头的三维光电式电场近场扫描装置，由电场近场扫描装置、电源、控制器、驱动模块、三个步进电机、三路位置传感器、信号处理电路、485总线通信模块、上位机、半导体激光器和光学回路构成；上述部件的连接方式是：电源的输入电压为交流220伏，电源的输出设置有直流24V3A、直流正5V2A和直流负5V2A三路，其中电源输出直流24V3A给驱动模块和三个步进电机供电，直流正5V2A和直流负5V2A共同给运放uA741提供电源，电源输出直流正5V2A给控制器、三路位置传感器、半导体激光器和信号处理电路供电，三个步进电机连接含有三个电机驱动器的驱动模块，控制器控制该驱动模块，并且连接到三路位置传感器，半导体激光器产生的905nm波长激光束经光学回路传输到电场近场扫描装置中的光纤晶体探头，该光纤晶体探头反射回光学回路的激光强度经过信号处理电路传送到控制器，控制器将此信号进行数模转换并经过485总线通信模块发送给上位机，上位机将控制器传送的数据进行换算显示到图形窗口生成三维图形，由此完成光电式电场近场扫描仪整体功能；上述电场近场扫描装置是由两个光纤晶体探头、带有标尺的上下探头调整臂、待测电路板、待测电路板固定架、X轴导轨、Y轴导轨、Z轴导轨、探头减震固定底座和三轴机械固定底座构成，该装置中上述零部件的连接方式是：一个上方的光纤晶体探头安装在带标尺的上下探头调整臂水平臂的前端，另一个下方的光纤晶体探头安装在探头减震固定底座的前端，两个光纤晶体探头上下对齐，待测电路板被夹紧在待测电路板固定架上，待测电路板固定架被固定在水平的X轴导轨上，X轴导轨嵌在垂直的左右两个Y轴导轨的导轨槽内可以上下移动，左右两个Y轴导轨则被分别嵌在位于水平面的左右两个Z轴导轨的导轨槽中可前后移动，X轴导轨、两个Y轴导轨和两个Z轴导轨一起被凹形的三轴机械固定底座固定为一个构架整体，探头减震固定底座和三轴机械固定底座置于同一水平面，但之间无任何硬性连接，且探头减震固定底座接地处做了减震处理；上述光电式电场近场扫描仪中的下述部件在电场近场扫描装置中的具体安装位置是：三个步进电机分别固定在X轴导轨的一端、Y轴导轨的一端和Z轴导轨的一端，驱动模块、控制器和485总线通信模块顺序安装于三轴机械固定底座内部，三路位置传感器分别安置在三个步进电机分别与X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨的连接处，信号处理电路、半导体激光器和光学回路安置在探头减震固定底座上。

上述光电式电场近场扫描仪，所述光纤晶体探头是由光纤和砷化镓立方晶体按照固定晶向粘接在一起构成的。