[发明专利]双环式差分脉冲磁场传感器

说明书

本申请涉及一种双环式差分磁场传感器，包括双环天线、光发射机、光纤、光接收机；双环天线采用屏蔽小环结构，且镜像对称放置形成差分输入，分别与光发射机的输入端连接，而光发射机的输出端与光接收机的输入端通过光纤连接，最终可在光接收机输出端得到磁场波形；其中，双环差分结构相较于单环，可以利用差分信号滤除在磁场测量中的干扰信号，从而可以提高电场抑制比，获得较为纯净的磁场响应分量。

技术领域

本发明涉及脉冲磁场测量的技术领域，尤其涉及一种双环式差分脉冲磁场传感器。

背景技术

脉冲磁场的测量是电磁脉冲研究的重点之一。尤其是雷电、高空核爆等构成的电磁脉冲环境，其形成机理复杂使得环境重构存在较大难度。脉冲源附近的电磁场相较于远场，具有幅度大、频谱宽、多极性的特点，因此给磁场传感器的研制带来诸多挑战。

传统的屏蔽小环磁场传感器能够适应幅度大、频谱宽的测量要求，但是由于环天线不可避免地存在输出端结构，破坏了磁偶极子的轴对称性，对于多极性的电磁脉冲环境测量通常很难满足要求，容易被径向电场干扰而导致磁场波形失真。为此，在屏蔽小环的基础上设计了双环结构，可以利用差分电路去除绝大部分径向电场响应分量，以获得纯净磁场响应。

发明内容

基于此目的，有必要针对磁场测量中普遍存在的电场干扰问题，提供一种差分脉冲磁场传感器，并配合光传输技术，从而适用于高能脉冲电磁场环境的测量和标定。

为了实现上述目的，本申请实施例在传统屏蔽小环天线的基础上重新设计制成双环天线，并与光发射机、光纤、光接收机配套使用，从而获得高电场抑制比的磁场信号。双环天线输出端与光发射机的输入端连接，光发射机的输出端与光接收机的输入端通过光纤连接，在光接收机输出端即可得到差分磁场信号。

利用非导电介质制成的固定支架保持双环天线的相对位置不变，并使其间距大于等于5cm，从而将两个天线之间的互扰降至可接受水平。

镜像对称的双环天线置于被测环境时，电场响应分量和磁场响应分量由于方向不同而被差分电路捕捉，从而可以得到小环轴向的纯净磁场信号。

优选的是，本发明的小环天线为弯成环形的半钢同轴电缆制成，其中一个半环末端的内导体与另一半环屏蔽层短路焊接。

优选的是，本发明小环天线的直径为10cm。

优选的是，本发明的小环天线通过BNC接口与光发射机连接。

优选的是，本发明的光发射机包括两个积分电路，每个积分电路的输入端与一个小环天线的输出端连接；两个积分电路的输出端分别与差分电路的输入端连接，差分电路的输出端通过输入级与放大与补偿电路的输入端连接，放大与补偿电路的输出端与非线性校正电路的输入端连接，非线性校正电路的输出端与电光转换装置的输入端连接。

优选的是，本发明的光接收机包括与电光转换装置的输出端光纤连接的光探测器，光探测器的输出端通过放大与补偿电路与驱动阻抗匹配装置的输入端连接，驱动阻抗装置输出监测结果。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比：在磁场测量中，该技术可以去除绝大部分电场干扰，获得较为纯净的磁场响应。同时，降低了对环天线尺寸的限制，即可以采用较大尺寸的环路作为接收天线，且由于不需要考虑电场在天线非对称方向的影响，给传感器的布置带来了极大的灵活性，具有较高的实用价值。

附图说明

图1是本发明双环式差分磁场传感器的结构示意图。

图2是本发明双环天线的结构示意图。

图3是单环式磁场传感器等效电路示意图。

图4是单环式磁场传感器频响特性曲线示意图。

图5是双环和单环式传感器磁场测量结果对比图。

具体实施方式