[实用新型]一种自积分时域磁场探头

说明书

本实用新型公开了一种自积分时域磁场探头；包括屏蔽外壳，所述屏蔽外壳的内部固定安装设有绕组线圈，所述绕组线圈的一端电性连接有采样电阻，所述采样电阻的一端电性来接有输出接口，所述输出接口通过传输线电性连接示波器，所述绕组线圈等效为电感L1和电阻R0串联，所述采样电阻对应于电阻R1，所述绕组线圈在磁场中的感应电动势为e(t)；本实用新型用于时域磁场变化的监测，探头输出电压波形反应磁场波形，无需积分转换，磁场探头具有方向性，用于磁场方向的判定，外壳采用金属屏蔽外壳，绝缘槽可使测量的电场波形不受电场等干扰信号影响，测量波形准确无干扰，采用自积分原理设计，用于较宽的频带范围，具有良好的低频特性和高频特性。

技术领域

本发明属于磁场探头技术领域，具体涉及一种自积分时域磁场探头。

背景技术

一般电磁兼容在测量电场和磁场时采用频域探头进行磁场测量，这种探头一般采用微分探头原理设计，通过感知磁场的变化通过频谱分析，得到磁场的频谱分布状态，而对于雷电引起的电磁场和核电磁脉冲引起的电磁场试验时，需要检测磁场的时域波形，分析波形上升时间和波形持续时间，这对于测量探头有极高要求。微分探头的线圈绕组一般采用很少的匝数，尽管响应时间在ns级，但其积分时间也在ns级，而对于雷电电磁脉冲场的响应时间一般较长，持续时间达到几十us，这时使用常规的磁场探头无法进行测量，然而市面上各种的磁场探头仍存在各种各样的问题。

在电磁兼容测试中常规的磁场探头一般为频域探头，测量频带一般在 1MHz到3GHz左右，其采用电磁感应原理设计，当磁场通过感应线圈时，磁通量变化在线圈输出端产生感应电压和感应电流，一般磁场探头为一个磁场线圈，通过传输线连接至接收机，接收机一般阻抗为50Ω，当磁场探头与磁场方向垂直时，变化的磁场在探头线圈上产生感应电压和感应电流，感应电压和电流经过传输线在50Ω输入阻抗的接收机端口上形成电压，接收机分析电压信号即可进行频谱分析。这种探头设计原理为微分探头，由于探头线圈内阻的存在，和线圈电感量的存在，都具有一定时间上的积分作用，因此理论上在数学意义上的微分探头并不存在，仅在一定工程上一定限制条件上认为是微分线圈，可应用于作为电磁兼容测试磁场测量(一般为GHz范围)，配合信号放大器和频谱分析仪即可使用。但由于积分效果差，一般雷电电磁场(波头上升时间最小约100ns左右，持续脉冲宽度最大约200us左右)的频率范围在1kHz-20MHz，无法进行波长较长的雷电脉冲电磁场的测量，但是并未解决现有磁场探头属于微分探头，即响应频率高，但对中低频信号无积分作用，只能接在频谱分析仪上进行频谱分析，现有磁场探头为了响应高频，一般探头线圈匝数非常少，产生的感应电压和感应电流很小，在通过积分器后幅值一般都是mV级别，微弱的信号无法通过示波器进行时域波形显示的问题，为此我们提出一种自积分时域磁场探头。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自积分时域磁场探头，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自积分时域磁场探头，包括屏蔽外壳，所述屏蔽外壳的内部固定安装设有绕组线圈，所述绕组线圈的一端电性连接有采样电阻，所述采样电阻的一端电性来接有输出接口，所述输出接口通过传输线电性连接示波器，所述绕组线圈等效为电感L1和电阻 R0串联，所述采样电阻对应于电阻R1，所述绕组线圈在磁场中的感应电动势为e(t)。

优选的，所述屏蔽外壳的顶端开设有绝缘槽。

优选的，所述绕组线圈置于磁场内部，所述绕组线圈感应磁场变化，且在绕组线圈的输出端产生感应电压和感应电流。

优选的，所述感应电压和所述感应电流经过所述采样电阻，并且在采样电阻的两端产生和磁场变化相同的电压波形，且电压波形通过传输线在所述示波器上进行显示。

优选的，所述绕组线圈在变化的脉冲磁场中产生感应电动势e(t)，所述感应电动势通过电阻R0和电阻R1对电感L1进行充电，以及电感L1通过电阻R0和电阻R1放电，在此过程中电阻R1上产生电压，经示波器OSC监测并显示波形，根据电磁感应定律可由以下公式：