[发明专利]一种特高频电磁脉冲传感器特性标定方法及系统

说明书

本发明公开了一种特高频电磁脉冲传感器特性标定方法及系统，属于传感器特性标定技术领域。本发明的基于单锥天线的特高频电磁脉冲传感器特性标定方法，通过构建高功率亚纳秒前沿脉冲源以及镜面单锥天线，形成镜面单锥标定系统，所述高功率亚纳秒前沿脉冲源为基于雪崩三极管的全固态脉冲源，能用于实现特高频电磁脉冲传感器的标定，进而使得输出脉冲前沿达到百ps量级，峰值电压达到kV量级，从而能够产生高场强亚纳秒电磁脉冲标准场环境，能够实现对高幅值快前沿特高频电磁脉冲传感器的标定，从而大大提升GIS综合脉冲辐射环境测量水平，解决了高幅值快前沿特高频电磁脉冲测量传感器的标定问题，方案简单，实用，切实可行，便于实现。

技术领域

本发明涉及一种特高频电磁脉冲传感器特性标定方法及系统，属于传感器特性标定技术领域。

背景技术

与电磁兼容连续波电场信号不同，电磁脉冲是一种瞬态信号，具有上升沿快、持续时间短、幅值高、频带宽等特点。因而要求测试系统具有极宽的测试带宽及大线性动态范围，从而对测量传感器及标定系统提出了新的要求。目前国际上并没有相关的校准及标定标准或规范，通常是依据IEEE在2013年发布的IEEE STD 1309-2013。

该标准提出的3种校准方法中，以B类校准方法最为常用。该方法使用标准电磁场产生装置，产生电场强度、磁场强度及其分布均已知的电磁场，利用计算得到的输入电场强度及磁场强度与传感器输出电压信号之间的关系对传感器进行校准。常用的标准场产生装置包括横电磁波（Transient Electromagnetic, TEM）小室、吉赫横电磁波（GigaherzTransient Electromagnetic, GTEM）小室，及镜面单锥（Mono-Cone）TEM小室等。TEM小室使用频率上限应该在 200 MHz 以下，明显无法满足超短电磁脉冲场计量要求，GTEM室使用上限频率虽达 1 GHz，但受内部电场均匀性等因素限制， IEEE 1309-2013 中特别提出不将其作为首选的短电磁脉冲电场产生方法。单锥 TEM 室使用频率范围达到了9 kHz~20 GHz，是当前产生短电磁脉冲场的方法之一，也是目前国际上短电磁脉冲电磁场标准装置的推荐方案。

1978年，镜面单锥天线已被美国国家标准与技术研究院用作传感器和天线校准的标准装置，它具有极高的上限频率。全俄光学物理计量院和韩国国家计量科学研究院也相继建立了单锥天线标定系统，用于校准电磁场传感器和建立相关的。国内清华大学、西北核技术研究院等单位研发了相关的镜面单锥标定系统，但标定系统所产生的电磁脉冲前沿和幅值均有限，难以实现高场强快前沿特高频电磁脉冲传感器的标定。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的一在于提供一种通过构建高功率亚纳秒前沿脉冲源以及镜面单锥天线，形成镜面单锥标定系统，从而能够产生高场强亚纳秒电磁脉冲标准场环境，能够实现对高幅值快前沿特高频电磁脉冲传感器的标定，进而可大大提升GIS综合脉冲辐射环境测量水平，解决了高幅值快前沿特高频电磁脉冲测量传感器的标定问题，方案简单，实用，切实可行，便于实现的特高频电磁脉冲传感器特性标定方法。

本发明的目的二在于提供一种基于雪崩三极管的全固态脉冲源馈电，能够产生高场强亚纳秒电磁脉冲标准场环境，能够实现对传感器，特别是高幅值快前沿特高频电磁脉冲传感器的标定，从而大大提升GIS综合脉冲辐射环境测量水平，解决了高幅值快前沿特高频电磁脉冲测量传感器的标定问题，方案简单，实用，切实可行，便于实现的特高频电磁脉冲传感器特性标定系统。

为实现上述目的之一，本发明的第一种技术方案为：

基于单锥天线的特高频电磁脉冲传感器特性标定方法，

其包括以下步骤：

第一步，构建高功率亚纳秒前沿脉冲源以及镜面单锥天线；

第二步，将第一步中的高功率亚纳秒前沿脉冲源和镜面单锥天线通过电缆进行连接，形成镜面单锥标定系统；