[发明专利]三维全向电磁脉冲测量系统、测量组网及车载测量平台

说明书

本发明公开了一种三维全向电磁脉冲测量系统、测量组网及车载测量平台，属于电磁脉冲测量领域，包括：传感器模块、系统集成模块、信号处理分析模块。所述传感器模块包括：三个互相垂直的反射式光学电磁场传感探头。所述系统集成模块包括：可调谐激光器、分束器、环形器、光电探测器、滤波放大器、数据采集卡和反射式光学电磁场传感探头。本发明可同时测出空间沿任意方向极化的电场的三个分量，得到空间任意电场的大小和方向，提高测量的稳定性和灵敏度。

技术领域

本发明涉及电磁脉冲测量领域，尤其涉及一种三维全向电磁脉冲测量系统、测量组网及车载测测量平台。

背景技术

随着现代社会的电子信息化和工业自动化的快速发展，即使一个小脉冲也可能导致整个电路板损坏，对电力系统和电气设备的工作造成严重的破坏与干扰。因此，为了对电场脉冲进行防护，需要对电磁脉冲电场，特别是瞬态脉冲电磁场进行测量。目前，基于电光效应的光学电磁脉冲传感器因具有强抗干扰性、宽响应带宽和大量程等优点，已成为电磁脉冲传感的理想选择，但是限于电光晶体的方向性，电磁脉冲传感器的测试结果受测试装置摆放角度的影响较大，无法同时获取空间中的全部电场信息。电磁脉冲信号的重复性较差，因此，无法采用同一电磁脉冲传感器多次测试并重构的方法进行测量。在强电磁脉冲领域，三维电磁脉冲强度的测量，一直是人们关注的焦点。

张家洪等人[3D integrated optical E-field sensor for lightningelectromagnetic impulse(LEMP)measurement[J].IEEEPhotonicstechnologyletters,2014.]研制了一套三维全向集成光波导电场传感器。将三只制作封装好的铌酸锂集成光波导电场传感器安装固定在一个正三棱柱的三个侧面，使三只集成光波导电场传感器的三个偶极子天线和正三棱柱三条棱的夹角都正好为54.7°。该三维电场测量系统可同时测量出空间沿任意方向极化的电场的三个分量，从而得到空间任意电场的大小和方向。但该传感器需要三个可调谐激光器，结构复杂且成本高昂。此外，该传感器的最大响应频率为500MHz，一般要求传感器应具有GHz的测量带宽。

目前，已有的三维电磁脉冲测量系统设计虽然能够实现电场的三维测量，但测量的稳定性和灵敏度低。此外，目前的三维电磁脉冲测量系统侧重于使用单个三维电磁脉冲传感器进行电磁脉冲的点测量，无法实现对某个空间内电磁脉冲分布的有效测量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种用于测量三维电磁脉冲信号点的三维全向电磁脉冲测量系统，包括：第一系统集成模块、第一传感器模块和第一信号处理分析模块；

所述第一系统集成模块包括：可调谐激光器、分束器、第一环形器、第二环形器、第三环形器、第四环形器、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、第四光电探测器、第四反射式光学电磁脉冲传感探头、第一滤波放大器、第二滤波放大器、第三滤波放大器、第四滤波放大器和数据采集卡；所述第一环形器、第二环形器、第三环形器、第四环形器均设有第一端口、第二端口和第三端口；

所述第一传感器模块包括：互相垂直的第一反射式光学电磁脉冲传感探头、第二反射式光学电磁脉冲传感探头和第三反射式光学电磁脉冲传感探头；