Сенсоры электромагнетического поля по использованию в электротехнической совместимости

Уже много лет ведется сотрудничество между университетами мира в области электромагнитной совместимости (ЭМС). С началом проекта TEMPUS в 1991 по 1994, эта область получила развитие в довольно широком масштабе. Благодаря этому проекту, в 1991 году была построена лаборатория ЭМС в FEI STU, и на выделенные проектом TEMPUS средства, начала своё оснащение оборудованием, необходимым для проведения исследовательской и педагогической деятельности в этой области, таким как анализатор спектра с частотой до 1,8 ГГц, измеряющие антенны с частным диапазоном от 30МГц до 1ГГц, широкополосный высокочастотный усилитель, с мощностью выходного сигнала 20 Вт и генератор с диапазоном до 2ГГц. ЭНЭЛ АО помогла создать экранированную камеру, которая в настоящее время является третьей по величине в Словацкой республике. Чтобы лаборатория могла выполнять не только педагогическую, но и исследовательскую работу, возникали требования разработки измерительного оборудования. Для разработки оборудования ЭМС лаборатории было необходимо задействовать часть исследовательской нагрузки лаборатории.

Одной из главных задач лаборатории являлась разработка методики измерения устойчивости к фоновым помехам. Для анализа этой проблемы использовался существующий на тот момент стандарт IEC 801−31. Таким образом, возникла задача для исследования и разработки датчика для измерения электрической составляющей электромагнитного поля.

19].

Представленная работа выпольнена в рамках двух грантов. Один из которых соответствует началу работы, это грант 1345/94 «ЭМС электронного оборудования» который был реализован в течение 1994;1996 гг. Заключительные же этапы диссертационной работы являются частью гранта G 4291/97. Это исследование было проведено в сотрудничестве со Словацким метрологическим институтом, ввиду общей заинтересованности исследования в этой области. хНа базе имеющегося в распоряжении оборудования, было возможно создать электромагнитное поле с частотой, соответствующей приведенному стандарту, но отсутствовала аппаратура, необходимая для мониторинга генерируемого поля.

5.3 Вывод.

В пятой главе диссертационной работы было предложено два типа резистивных диполей: изготовленный достаточно точно (острый) и изготовленный с заранее известной неточностью (тупой). Предложение основывалось на известных фактах, описанных в главе 2, и результатах главы 4. В этой главе можно увидеть интересное предложение для измерения амплитудной характеристики и характеристики направленности. Как новшество можно рассматривать использование БШрЬте для измерения этих характеристик, что делает сам процесс измерения значительно эффективнее. Например, решились проблемы, связанные с изменением полярности волны при изменении частоты волны в закрытом пространстве (безотражающее).

При измерении амплитудной характеристики были подтверждены теоретические результаты и расчеты, приведенные в главе 4, этот результат значителен. Простым математическим методом можно получить нелинейную характеристику диодного детектора, подключенного к выходу антенны и также отношение между постоянным детектируемым и высокочастотным напряжением на выходе антенны.

Следующий важный факт, на который следует обратить внимание — использование Б1-пр1лпе в качестве источника опорного поля. Если разместить Э1-пр1лпе в безэховой камере, величина поля Е такого источника зависит лишь от размеров и напряжения на входе.

В заключении можно написать, что измерение «острого» диполя показывает его неизме- -г> няющуюся АЧХ от 80МГц до 1.1 ГГц, погрешность характеристики была на уровне ±0.5 дБ, что равняется погрешности профессионального сенсора поля Е — Но11ас1ау (работающего на.

Глава 6.

Заключение

.

Предложенная ДР служит для анализа, изготовления и синтеза диполей, служаших для измерения поля Е в ЭМС. Целью работы являлся анализ двух типов резистивных диполей — резистивный диполь с бегущей волной и конусный резистивный диполь. В работе также представлен анализ соединения параллельного детектора к выходу диполя и разработка измерения характеристик диполя или всей системы — сенсора.

В главе 2 представлен анализ ситуации в области современных датчиков. На основании публикуемых работ, использованных в этой главе были сформулированы основные цели ДР. Теория, представленная во второй главе, используется для решения проблемы резистивного диполя в последующих главах.

В главе 4 представлен анализ существующего резистивного диполя. Наиболее подходящим методом (в связи с продолжением работы) был использован МоМ. С помощью этого метода был произведен анализ резистивного диполя. Метод использовался в форме, которую легко применить для анализа резистивного диполя с производственными неточностями, выполнив, таким образом, две цели дисертационной работы. Также удалось модифицировать МоМ, что значительно экономит время, требуемое для подобного расчета. Эта модификация содержится в главе 4.2.

В главе 4.4 был модифицирован метод Ву Кинга для анализа резистивного диполя, применительно к цилиндрической антенне с бегущей волной, что оказалось не подходящим для использования в ЭМС. Однако этот анализ сэкономил средства для выполнения измерения этой антенны.

Глава 4.6 содержит анализ соединения паралельного детектора к резистивному диполю. Для решения этой задачи было использовано ПО М АТ Ь, А В—БIМ и ЬIN К. Решение представляет собой простой и легкий метод, подходящий для любой антенны, нагруженной детектором. Необходимо знать схему замещения антенны. В этой главе были выполнены две цели диссертационной работы: был предложен метод для анализа детекторов, которые нагружают антенну и одновременно проведен анализ присоединения праллельного детектора к резистивному диполю.

Разработка резистивного диполя и датчика эл составляющей ЭМ поля осуществлен в.

Глава 6.

Заключение

61 главе 5.1. При разработке принимались во внимание доступные технологии такого производства и необходимость такого датчика в лаборатории ЭМС. Изготовленный таким образом диполь при измерении должен был подтвердить или опровергнуть аналитические расчеты, приведенные в главе 4. Можно констатировать, что в этой главе выполнена цель.

ДР.

Последняя задача работы — разработка методики измерения представленна в главах 5.2.1, 5.2.2 и 5.2.3. Здесь описанны методики измерения амплитудной характеристики, характеристики направленности и АЧХ. Для измерений использовалось только оборудование лаборатории ЭМС, чтобы предложенные методики служили также для дальнейшего использования деятельности лаборатории.

В дисертационной работе я стремился широко охватить проблематику анализа и синтеза резистивных диполей, что в конечном итоге явилось разработкой датчика Е составляющей ЭМ поля. Практическим вкладом этой работы является обнаружение факта, что при нестрогости производства резистивного диполя можно произвести диполь с прекрасными параметрами. Вкладом в область исследований является измерение и колибровка приведенные в главе 5. Вкладом в теоретическую область является модификация метода моментов, который позволяет не только сэкономить время, но и предьявить меньшие требования к вычислительной технике.

Работа выполнена в рамках грантов G1345/94 и G4291/97 — Электромагнитная совместимость электронного оборудования, выполненых на кафедре метрологии FEI STU в 1994 году. Также помогла в создании лаборатории для испытания электромеров на ЭМС для словацкого метрологического института в Братславе. Позволила решить многие задачи, требующие практического решения (см приложение В).

Работа связанная с этой проблематикой могла бы продолжаться в области создания сенсоров ЭМ поля, принцип работы которых основан на использовании свойств прогибания, отражения лазерного луча под влиянием электрического поля. Эта область очень перспективна и могла бы дополнить знания представленные в данной дисертационной работе. При оптическом переносе не было бы проблемы с искривлением ЭМ поля, также бы исключи-лись проблеммы с индуцируемыми напряжениями в подводящих проводах к зонду Е поля. В этой области есть много нерешенных проблем, именно поэтому я думаю, что продолжение исследования и оценка использования таких сенсоров на практике могла бы продолжаться.