CN103207322A - 利用电磁测量技术去除背景噪声的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电磁环境检测技术领域，具体涉及一种电磁环境检测中消除背景噪声的方法。它是通过三套相同的检测设备构成的检测***，沿辐射源的同一方向，同步对不同的检测点进行电磁辐射场强检测，测量电磁辐射场强与噪声场强的综合场强，然后利用该***的数据处理程序，得出噪声场强，最后计算出消除噪声后的电磁辐射场强，从而使测量结果准确，保证电磁辐射环境评价的准确可靠。

Description

利用电磁测量技术去除背景噪声的方法

技术领域：

本发明属于电磁环境检测技术领域，具体涉及一种利用电磁测量技术去除背景噪声的方法。

背景技术：

测量电磁辐射，一般使用测量接收机或经过定标的频谱分析仪。这些都是选频设备，例如在测量某一大型电磁辐射源附近的电磁环境，在某一频率测量时，背景噪声中的同频信号对测量结果的准确性影响很大。这种背景噪声干扰与被测设备电磁辐射的频率相同，测量接收机或频谱分析仪是无法识别和区分到底哪个是背景噪声，哪个是被测设备的电磁辐射。因此，利用测量接收机或者频谱分析仪所测出的结果都是被测辐射源的电磁辐射与背景噪声的综合场强，无法准确的测出被测辐射源的电磁辐射场强。

目前，国内许多地方在作高压输电线路电磁辐射环境影响评价时，都发现有由于周边背景电磁噪声的影响，测量结果超过国家标准的现象。在这种情况下，利用现有的测量设备和技术就无法确定被测高压输电线路对电磁辐射环境的影响，给电磁辐射环境影响的评价和管理带来很大的困难。

发明内容：

综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本发明提供了一种利用电磁测量技术去除背景噪声的方法，它是通过三套相同的检测设备，沿辐射源的同一方向，同步对不同的检测点的电磁辐射场强进行检测，测量电磁辐射场强与噪声场强的综合场强，然后通过计算，得出噪声场强，最后得到消除噪声后的电磁辐射场强，从而使测量结果准确，保证电磁辐射环境评价的准确可靠。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种利用电磁测量技术去除背景噪声的方法，其中：它包括以下工艺步骤：

第一步：设定背景噪声是随机的，与被测信号不相关；且噪声源距离测量区域很远，噪声在测量区域中各点的电场强度近似是均匀的；

第二步：在测量区域中，沿被测辐射源的某一方向设置3个测试点P₁、P₂、P₃；

第三步：配置三套相同的测量设备，每套测量设备包括相应频段的测量接收机或经过定标的频谱分析仪、相应频段的接收天线和相同的电缆；

第四步：利用三套相同的测量设备，同步测量P₁、P₂、P₃三个测试点的被测辐射场强与背景噪声场强叠加的综合场强E₁、E₂、E₃，测量P₁、P₂、P₃三个测试点与被测辐射源之间的距离R₁、R₂、R₃；

第五步：设定被测信号在测试点的场强为E_Si，其中：i为测试点，则P₁、P₂、P₃三个测试点的被测辐射场强分别为E_S1、E_S2、E_S3，设定P₁、P₂、P₃三个测试点的背景噪声场强为E_N；则：

$\left.\begin{array}{c}{E}_{S1}^2+E_N^2=E_1^2\\ E_{S2}^2+E_N^2=E_2^2\\ E_{S3}^2+E_N^2=E_3^2\end{array}\right\}---\left(1\right)$

第六步：由公式 $E_{\mathrm{si}}={\mathrm{KR}}_i^{-m}---\left(2\right)$

公式中：K——是由辐射源的参数确定的场强系数；

m——为电磁辐射场强衰减指数；

E_Si——为被测信号在测试点的场强；

Ri——为测试点与被测辐射源之间的距离；

将公式（2）代入公式（1）得出：

$K^2{R}_1^{-2m}=E_1^2-E_N^2$

$K^2{R}_2^{-2m}=E_2^2-E_N^2$

$K^2{R}_3^{-2m}=E_3^2-E_N^2---\left(3\right)$

由公式（3）可推导出：

${\left(\frac{R_1}{R_2}\right)}^{2m}=\frac{E_2^2-E_N^2}{E_1^2-E_N^2}$

${\left(\frac{R_1}{R_3}\right)}^{2m}=\frac{E_3^2-E_N^2}{E_1^2-E_N^2}---\left(4\right)$

由上式可求出m及E_N，将E_N代入公式（1）可求出E_S1、E_S2、E_S3；

第七步：存储测量数据、利用计算机处理测量数据、输出测量结果，包括E_S1、E_S2、E_S3，背景噪声场强E_N和电磁辐射场强衰减指数m。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：第二步中，如果被测辐射源为点辐射源，则沿以点辐射源为中心的某一射线方向上设置三个测试点；如果被测辐射源为是线辐射源，则沿垂直于线辐射源的方向设置三个测试点。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：第三步中，接收机及天线要经过校准，在测试频率要有准确的校准数据；在测试频率测量出电缆的衰减值。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：第四步中，检测的P₁、P₂、P₃三个测试点的综合场强E₁、E₂、E₃为计入了接收机、天线的校准系数、电缆的损耗和三套设备之间的测量误差后的测量值。

本发明的技术方案还可以是这样实现的：第四步中，为了使三套测量设备在测试点P₁、P₂、P₃处同步测量辐射场强，通过GP-IB接口和IEEE-488总线把三套测量设备连接成一个测量***，由计算机控制三套设备的同步测量。

本发明的有益效果为：

1、本发明是通过三套相同的检测设备，沿辐射源的同一方向，同步对不同的检测点进行电磁辐射场强检测，测量电磁辐射场强与噪声场强的综合场强，然后通过计算，得出噪声场强，最后计算出消除噪声后的电磁辐射场强，从而使测量结果准确，保证电磁辐射环境评价的准确可靠。

2、本发明能够得出较为准确的电磁辐射场强，消除背景噪声对电磁辐射检测结果的影响，为电磁辐射检测结果的准确性及电磁辐射环境评价的可靠性提供技术支持。

附图说明：

图1为本发明对点辐射源设置检测点的示意图；

图2为本发明对线辐射源设置检测点的示意图；

图3为本发明为测量***示意图。

图4为本发明的数据处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1、2、3、4所示，在电磁辐射环境检测中，消除背景噪声的方法，包括以下工艺步骤：

第一步：设定背景噪声是随机的，与被测信号不相关；且噪声源距离测量区域很远，噪声在测量区域中各点的电场强度近似是均匀的。

第二步：在测量区域中，沿被测辐射源的某一方向设置3个测试点P₁、P₂、P₃；如图2所示，高压输电线路属于线辐射源，因此P₁、P₂、P₃沿垂直于高压输电线路的方向设置。当需要对点辐射源进行检测时，采用如图1所示的方法设置三个测试点。

第三步：配置三套相同的测量设备，每套测量设备包括相应频段的测量接收机、相应频段的接收天线和相同的电缆；接收机及天线要经过校准，在测试频率要有准确的校准数据；在测试频率测量出电缆的衰减值。

第四步：利用三套相同的测量设备，同步测量P₁、P₂、P₃三个测试点的被测辐射场强与背景噪声场强叠加的综合场强。例如E₁＝1.02V/m，E₂＝0.3572V/m，E₃＝0.2358V/m，E₁、E₂、E₃为计入了接收机、天线的校准系数、电缆的损耗和三套设备之间的测量误差后的测量值；测量P₁、P₂、P₃三个测试点与被测辐射源之间的距离R₁=10m，R₂=15m，R₃=20m，为保证三套测量设备在测试点P₁、P₂、P₃处同步测量辐射场强，通过GP-IB接口和IEEE-488总线把三套测量设备连接成一个测量***，由计算机控制三套设备的同步测量。测量***如图3所示。

第五步：设定被测信号在测试点的场强为E_Si，其中：i为测试点，则P₁、P₂、P₃三个测试点的被测辐射场强分别为E_S1、E_S2、E_S3，设定P₁、P₂、P₃三个测试点的背景噪声场强为E_N；则：

$\left.\begin{array}{c}{E}_{S1}^2+E_N^2=E_1^2\\ E_{S2}^2+E_N^2=E_2^2\\ E_{S3}^2+E_N^2=E_3^2\end{array}\right\}---\left(1\right)$

第六步：由公式 $E_{\mathrm{si}}={\mathrm{KR}}_i^{-m}---\left(2\right)$

公式中：

K——是由辐射源的参数确定的场强系数；

m——为电磁辐射场强衰减指数；

E_Si——为被测信号在测试点的场强；

Ri——为测试点与被测辐射源之间的距离；

将公式（2）代入公式（1）得出：

$K^2{R}_1^{-2m}=E_1^2-E_N^2$

$K^2{R}_2^{-2m}=E_2^2-E_N^2$

$K^2{R}_3^{-2m}=E_3^2-E_N^2---\left(3\right)$

由公式（3）可推导出：

${\left(\frac{R_1}{R_2}\right)}^{2m}=\frac{E_2^2-E_N^2}{E_1^2-E_N^2}$

${\left(\frac{R_1}{R_3}\right)}^{2m}=\frac{E_3^2-E_N^2}{E_1^2-E_N^2}---\left(4\right)$

将测量数据E₁＝1.02V/m，E₂＝0.3572V/m，E₃＝0.2358V/m，R₁＝10m,R₂＝15m,R₃＝20m，代入公式（4）可得出：

${0.67}^{2m}=\frac{0.1276-E_N^2}{1.04-E_N^2}$

${0.5}^{2m}=\frac{0.0556-E_N^2}{1.04-E_N^2}$

由上式可求出E_N≈0.203V，m≈3，，将E_N代入公式（1）可求出E_S1≈1V/m，E_S2≈0.294V/m，E_S3≈0.12V/m。

第七步：存储测量数据、利用计算机处理测量数据、输出测量结果，包括E_S1、E_S2、E_S3，背景噪声场强E_N和电磁辐射场强衰减指数m。计算机处理测量数据的功能如下：

⑴接收三套测量设备在测试点P₁、P₂、P₃处同步测量的信号电压。

⑵利用存储的天线的校准系数、电缆的损耗和三套设备之间的校准误差，计算在测试点P₁、P₂、P₃处同步测量的综合辐射场强E₁、E₂、E₃。

⑶利用现场测量数据R₁、R₂、R₃和E₁、E₂、E₃。计算辐射源在各测试点产生的电磁辐射场强E_1S、E_2S、E_3S。

⑷存储并输出测量结果，包括E_1S、E_2S、E_3S，背景噪声场强E_N和电磁辐射场强衰减指数m。

需要说明的是，以上所述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本发明技术方案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。

Claims (5)

1.一种利用电磁测量技术去除背景噪声的方法，其特征在于：它包括以下工艺步骤：

第一步：设定背景噪声是随机的，与被测信号不相关；且噪声源距离测量区域很远，噪声在测量区域中各点的电场强度近似是均匀的；

第二步：在测量区域中，沿被测辐射源的某一方向设置3个测试点P₁、P₂、P₃； 

第三步：配置三套相同的测量设备，每套测量设备包括相应频段的测量接收机或经过定标的频谱分析仪、相应频段的接收天线和相同的电缆；

第四步：利用三套相同的测量设备，同步测量P₁、P₂、P₃三个测试点的被测辐射场强与背景噪声场强叠加的综合场强E₁、E₂、E₃ ，测量P₁、P₂、P₃三个测试点与被测辐射源之间的距离R₁、R₂、R₃；

第五步：设定被测信号在测试点的场强为E _Si，其中：i为测试点，则P₁、P₂、P₃三个测试点的被测辐射场强分别为E _S1、E _S2、E _S3，设定P₁、P₂、P₃三个测试点的背景噪声场强为E_N ；则：

 第六步：由公式

                            （2）

公式中：    K——是由辐射源的参数确定的场强系数；

              m——为电磁辐射场强衰减指数；

              E _Si——为被测信号在测试点的场强；

              Ri——为测试点与被测辐射源之间的距离；

 将公式（2）代入公式（1）得出： 

 由公式（3）可推导出：

 由上式可求出m及E_N，将E_N代入公式（1）可求出E _S1、E _S2、E _S3；

第七步：存储测量数据、利用计算机处理测量数据、输出测量结果，包括E _S1、E _S2、E _S3，背景噪声场强E_N和电磁辐射场强衰减指数m。

2.根据权利要求1所述的利用电磁测量技术去除背景噪声的方法，其特征在于：第二步中，如果被测辐射源为点辐射源，则沿以点辐射源为中心的某一射线方向上设置三个测试点；如果被测辐射源为是线辐射源，则沿垂直于线辐射源的方向设置三个测试点。

3.根据权利要求1所述的利用电磁测量技术去除背景噪声的方法，其特征在于：第三步中，接收机及天线要经过校准，在测试频率要有准确的校准数据；在测试频率测量出电缆的衰减值。

4.根据权利要求1所述的利用电磁测量技术去除背景噪声的方法，其特征在于：第四步中，检测的P₁、P₂、P₃三个测试点的综合场强E₁、E₂、E₃为计入了接收机、天线的校准系数、电缆的损耗和三套设备之间的测量误差后的测量值。

5.根据权利要求1所述的利用电磁测量技术去除背景噪声的方法，其特征在于：第四步中，为了使三套测量设备在测试点P₁、P₂、P₃处同步测量辐射场强，通过GP-IB接口和IEEE-488总线把三套测量设备连接成一个测量***，由计算机控制三套设备的同步测量。

Images