CN104198975A - 一种极低频电波屏蔽测试装置 - Google Patents

Abstract

一种极低频电波屏蔽测试装置，该装置包括：电波屏蔽筒和筒内测试线圈，筒内测试线圈位于电波屏蔽筒内；电波屏蔽筒包括：第一筒端盖、第二筒端盖、厚壁金属管、螺杆、双重孔盖和屏蔽盖；将第一筒端盖，厚壁金属管和第二筒端盖通过螺杆固定成一体，形成极低频电波屏蔽测试装置的屏蔽空腔主体部分；筒内测试线圈由外到内分布有支撑测试螺线管线圈的盘支架、位于测试螺线管线圈外面的保护套管、测试螺线管线圈、缠绕所述测试螺线管线圈的圆管；位于圆管孔内用于支撑测试管的管支架和测试管。本发明的极低频电波屏蔽测试装置屏蔽范围宽，整体密闭及屏蔽性能强，尤其对中低频段电波屏蔽效果好，适合专业实验室使用。

Description

一种极低频电波屏蔽测试装置

技术领域

本发明涉及电波屏蔽领域，尤其涉及一种极低频电波屏蔽测试装置，用作卫星低频电磁波探测器的三维搜索线圈传感器上各线圈分量的电磁检测筛选试验。

背景技术

低频电波屏蔽技术是指：利用良导电性物质的高电导率既等电位屏蔽体特性，形成电磁相对干净的空间区域，用于屏蔽特定空间区域外部交变电波对其内部产生的电波泄漏等干扰。对于10Hz量级的极低频电波，由于电波泄漏于屏蔽导体层内部的趋肤深度明显加大或面电流层明显加厚等不利因素，此时，电波屏蔽体不仅要有对通常交流屏蔽体非常良好的接地结构和极低的接地电阻等常规措施，还需采用多层或加厚的屏蔽体器壁及极高电导率的器壁导电材料，以避免较厚的低频趋肤面电流层透入到屏蔽体内部。在检测极微弱低频电波，特别是采用高导磁软磁芯的电磁线圈测量微弱低频电波时，此类电波屏蔽体尤为重要。

在卫星空间探测时，由于所要检测的磁层空间电波极其微弱，要求采用的低频电波探测器具备极高的电磁灵敏度、分辨率以及长期工作稳定性等严格的技术指标和性能。因此在探测器设备研制过程的各环节或阶段中，需要针对不同项目、类型及性能要求对探测器进行多方面严格地检测和参数标定。但是，在目前试验室环境中，很难模拟出外层空间真实的物理环境及低干扰物理背景，而达到更高标准的严格指标检测更为困难。以背景低频电磁噪声小于10^-5nT/(Hz)^1/2的环境为例，为了实现对这一波段的低频电波探测器设备严格地检测与标定，需要具备对极低频电波进行屏蔽同时又能对探测器的传感器搜索线圈作基本测试、筛选及标定的装置，目前只能在实验室中采用非常规的金属屏蔽筒侧壁加厚的屏蔽方法来模拟实现满足这一电磁指标的空间环境。

发明内容

本发明的目的在于，克服实验室实际环境中噪声背景对高灵敏度的低频电波探测器检测模拟空间中极低频电磁信号造成的干扰，从而提供一种极低频电波屏蔽测试装置。

为实现上述发明目的，本发明的极低频电波屏蔽测试装置包括：

电波屏蔽筒1和筒内测试线圈2，所述筒内测试线圈2位于所述电波屏蔽筒1内；

所述电波屏蔽筒1包括：第一筒端盖1-1、第二筒端盖1-2、厚壁金属管1-3、螺杆1-4、双重孔盖1-5及屏蔽盖1-57；所述第一筒端盖1-1和所述第二筒端盖1-2位于所述厚壁金属管1-3的两端；所述双重孔盖1-5封闭所述第二筒端盖1-2，所述屏蔽盖1-57用于覆盖封闭所述双重孔盖1-5；将所述第一筒端盖1-1，所述厚壁金属管1-3和所述第二筒端盖1-2通过所述螺杆1-4固定成一体，形成极低频电波屏蔽测试装置的屏蔽空腔主体部分；

所述筒内测试线圈2由外到内分布有支撑测试螺线管线圈2-1的盘支架2-2、位于测试螺线管线圈2-1外面的保护套管2-7、测试螺线管线圈2-1、缠绕所述测试螺线管线圈2-1的圆管2-6；位于所述圆管2-6孔内用于支撑测试管2-4的管支架2-5和测试管2-4；所述测试管2-4的长度大于所述测试螺线管线圈2-1的长度。

上述技术方案中，所述第一筒端盖1-1沿中心轴线从内到外设有圆盆形凹槽1-11、环形凹槽1-12、螺孔1-13；所述第二筒端盖1-2从内到外设有通孔1-21，第一环形槽1-22、孔1-23；所述环形凹槽1-12的尺度和形状由所述厚壁金属管1-3的端部几何结构决定，所述环形凹槽1-12的凹槽深度不小于所述厚壁金属管1-3壁厚尺寸的1/2。

上述技术方案中，所述双重孔盖1-5包括：第一级孔盖1-51和第二级孔盖1-55；所述第一级孔盖1-51上开设有第一级孔盖通孔1-53，第一级孔盖顶部1-52设有环绕第一级孔盖通孔1-53的第二环形槽1-54；所述第二级孔盖1-55设有信号线孔1-56。

上述技术方案中，所述屏蔽盖1-57的侧壁上开有引线孔1-58；所述第一级孔盖顶部1-52上设有U型手柄1-59，所述U型手柄1-59中部设有旋钮1-510和中部螺孔1-511；所述旋钮1-510用于压紧屏蔽盖1-57。

上述技术方案中，所述第二级孔盖1-55用于封闭所述第一级孔盖通孔1-53，所述屏蔽盖1-57用于覆盖封闭所述第二级孔盖1-55；所述U型手柄1-59的两底脚处设有同轴线的轴孔，所述第一级孔盖顶部1-52为圆柱体，其侧壁沿径向开设两个螺孔，这两个螺孔同轴线，两个螺孔的中心连线与所述第一级孔盖1-51中心轴线垂直相交，这两个螺孔用于装设贯穿所述U型手柄1-59两底脚处轴孔的固定螺栓1-512，所述第一级孔盖顶部1-52沿轴向开设供所述第二级孔盖1-55穿入的通孔。

上述技术方案中，所述第一级孔盖1-51用于直接堵塞所述通孔1-21，所述第一级孔盖顶部1-52直径大于所述通孔1-21直径的1/3；所述第一级孔盖1-51和所述第二级孔盖1-55均是由其结构沿中心轴线的剖面成T形的同轴线不等径圆柱体构成，由直接堵塞开孔内的小直径圆柱体段上的矩形螺丝扣紧固。

上述技术方案中，所述测试螺线管线圈2-1本体端部与所述第一筒端盖1-1和所述第二筒端盖1-2内壁之间间距不小于所述测试螺线管线圈2-1本体直径的1/2；所述第一级孔盖通孔1-53直径大于所述保护套管2-7的外径。

本发明优点在于：

1、本发明的极低频电波屏蔽测试装置结构设计合理、操作简便、适于长尺度的被测线轴检测；

2、本发明的极低频电波屏蔽测试装置总体结构配合精度高、电磁密封性好、部件孔隙泄漏小，易于实现十赫兹级低频弱电波的高精度检测；

3、本发明的极低频电波屏蔽测试装置屏蔽范围宽，整体密闭及屏蔽性能强，尤其对中低频段电波屏蔽效果好，适合专业实验室使用。

4、本发明的极低频电波屏蔽测试装置有助于制作出高质量的星载低频电波探测器，此类探测器适合探测极其微弱的磁层空间电波。

附图说明

图1是本发明的极低频电波屏蔽测试装置的三维视图；

图2是本发明的极低频电波屏蔽测试装置的电波屏蔽筒的三维视图；

图3是本发明的极低频电波屏蔽测试装置的筒内测试线圈的三维视图；

图4是本发明的极低频电波屏蔽测试装置的双重孔盖结构部件三维视图。

附图标识：

1电波屏蔽筒          2筒内测试线圈            3筒支架

1-1第一筒端盖        1-2第二筒端盖            1-3厚壁金属管

1-4螺杆              1-5双重孔盖              1-6信号线引出端

3-1圆柱体            3-2接地桩

1-11圆盆形凹槽       1-12环形凹槽              1-13螺孔

1-21通孔             1-22第一环形槽            1-23孔

1-24螺帽

1-51第一级孔盖       1-52第一级孔盖顶部    1-53第一级孔盖通孔

1-54第二环形槽       1-55第二级孔盖        1-56信号线孔

1-57屏蔽盖           1-58引线孔            1-59U型手柄

1-510旋钮            1-511中部螺孔         1-512固定螺栓

2-1测试螺线管线圈    2-2盘支架               2-3连结螺杆

2-4测试管            2-5管支架            2-6圆管

2-7保护套管

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的极低电波屏蔽测试装置进行详细说明，并通过下述技术方案予以实现。

如图1和图3所示，根据本发明的一个实施例的极低电波屏蔽测试装置包括：电波屏蔽筒1和筒内测试线圈2，其中筒内测试线圈2位于电波屏蔽筒1内。

如图1和图4所示，电波屏蔽筒1包括：第一筒端盖1-1、第二筒端盖1-2、厚壁金属管1-3、螺杆1-4、双重孔盖1-5及屏蔽盖1-57；所述第一筒端盖1-1和所述第二筒端盖1-2位于所述厚壁金属管1-3的两端；所述双重孔盖1-5封闭所述第二筒端盖1-2，所述屏蔽盖1-57用于覆盖封闭所述双重孔盖1-5；将所述第一筒端盖1-1，所述厚壁金属管1-3和所述第二筒端盖1-2通过所述螺杆1-4固定成一体，形成极低频电波屏蔽测试装置的屏蔽空腔主体部分；

第一筒端盖1-1、第二筒端盖1-2和厚壁金属管1-3均由良好导电性能的金属材料制成；在本实施例中，螺杆1-4有6根；第一筒端盖1-1和第二筒端盖1-2的结构尺度为：长95mm，外径为Φ350mm；厚壁金属管1-3的结构尺度为：长1350mm，内径Φ200mm，外径Φ280mm，壁厚度40mm。

如图2所示，第一筒端盖1-1沿中心轴线从内到外设有圆盆形凹槽1-11、环形凹槽1-12，螺孔1-13；环形凹槽1-12的尺度和形状由厚壁金属管1-3的端部几何结构决定，环形凹槽1-12深度尺寸不小于厚壁金属管1-3壁厚尺寸的1/2；螺杆1-4穿过螺孔1-13；在本实施例中，环形凹槽1-12的尺度为：直径Φ280mm，深度25mm；螺孔1-13有6个，直径为Φ16mm。

如图2所示，第二筒端盖1-2沿中心轴线从内到外设有通孔1-21、第一环形槽1-22、孔1-23；螺杆1-4穿过孔1-23由螺帽1-24固定；在本实施例中，通孔1-21尺度为直径Φ76mm；孔1-23有6个，尺度为直径Φ16mm。

如图3和图4所示，双重孔盖1-5包括：第一级孔盖1-51、第二级孔盖1-55；第一级孔盖1-51上开设有第一级孔盖通孔1-53，第一级孔盖顶部1-52设有环绕第一级孔盖通孔1-53的第二环形槽1-54；第二级孔盖1-55设有信号线孔1-56。

如图1和图4所示，屏蔽盖1-57的侧壁上开有引线孔1-58；第一级孔盖顶部1-52上设有U型手柄1-59，U型手柄1-59中部设有旋钮1-510和与第一级孔盖1-51轴线同轴的中部螺孔1-511，旋钮1-510用于压紧屏蔽盖1-57。

如图3和图4所示，第二级孔盖1-55用于封闭第一级孔盖通孔1-53，屏蔽盖1-57覆盖封闭第二级孔盖1-55；U型手柄1-59的两底脚处设有同轴线的轴孔，第一级孔盖顶部1-52为圆柱体，其侧壁沿径向开设两个螺孔，这两个螺孔同轴线，两个螺孔的中心连线即中心轴线与第一级孔盖1-51中心轴线垂直相交，这两个螺孔用于装设贯穿U型手柄1-59两底脚处轴孔的固定螺栓1-512，第一级孔盖顶部1-52沿轴向开设供第二级孔盖1-55穿入的通孔。

在本实施例中，第一级孔盖顶部1-52尺度为：外径Φ135mm，厚度30mm；第一级孔盖通孔1-53尺度为直径Φ30mm；第二环形凹槽1-54的尺度为：直径Φ70mm、深度5mm；第二级孔盖1-55顶帽部分的尺度为：外径Φ70mm，厚度20mm；信号线孔1-56的尺度为直径Φ5mm；屏蔽盖1-57为圆桶型结构，壁厚为25mm；屏蔽盖1-57的侧壁上的引线孔1-58的尺度为直径Φ5mm；U型手柄1-59的外形尺寸为148mm×120mm×16mm；旋钮1-510的圆手柄帽尺寸为Φ50mm×12mm；U型手柄1-59在中部螺孔1-511位置处的断面尺寸为18mm×16mm，中部螺孔1-511规格为M12mm；U型手柄1-59的两底脚处断面尺寸为11mm×16mm，同轴线轴孔尺寸为Φ10mm。

如图3所示，筒内测试线圈2由外到内分布有支撑测试螺线管线圈2-1的盘支架2-2、保护测试螺线管线圈2-1的保护套管2-7、测试螺线管线圈2-1、缠绕测试螺线管线圈2-1的圆管2-6；位于圆管2-6孔内的用于放置测试螺线管线圈2-1的测试管2-4和用于支撑测试管2-4的管支架2-5；测试管2-4的长度大于测试螺线管线圈2-1的长度。

在本实施例中，测试螺线管线圈2-1尺度为：长1240mm，直径Φ64mm；盘支架2-2由3个工程塑料材料的圆盘组成，圆盘厚为20mm，圆盘中心孔直径为Φ71mm，沿圆周边3个固定孔的直径为Φ12mm；固定圆盘的3个螺杆2-3和其上的螺母均是规格为M12mm的工程塑料材料的紧固件；测试管2-4尺度为：长1390mm，内径Φ30mm，壁厚5mm；圆管2-6尺度为：长1280mm，外径Φ62mm，壁厚5mm；保护套管2-7尺度为：长1300mm，内径Φ65mm，外径Φ70mm。

第一级孔盖1-51主要用于方便更换测试螺线管线圈2-1和保护套管2-7；用玻璃硅胶类型的粘接剂将盘支架2-2整体固定在厚壁金属管1-3内壁面的适当位置上；打开第一级孔盖1-51，通过保护套管2-7在盘支架2-2的中心孔中滑动来放置或取出螺线管线圈2-1和保护套管2-7。第二级孔盖1-55主要用于放置或取出所要测试的棒状线圈，以便快速方便地进行大数量的线圈的筛选测试工作，由此减少筛选测试工作强度，提高工作效率。在需要低干扰的测试环境即更有效地阻止外界泄漏干扰时，可在孔隙较多的第二级孔盖1-55上增加一层屏蔽，即通过U型手柄1-59中部的旋钮1-510将屏蔽盖1-57紧压在第二环形槽1-54内。

下面对整个装置的连接关系进行进一步的说明：

第一级孔盖1-51用于直接堵塞通孔1-21，第一级孔盖顶部1-52直径大于通孔1-21直径1/3以上。第一级孔盖1-51和第二级孔盖1-55均是由其结构沿中心轴线的剖面成T形的同轴线不等径圆柱体构成，由直接堵塞开孔内的小直径圆柱体段上的矩形螺丝扣紧固，紧固的矩形螺丝扣不少于2圈。

测试螺线管线圈2-1和测试管2-4均与厚壁金属管1-3同轴线；测试螺线管线圈2-1和测试管2-4均与厚壁金属管1-3同轴度小于1mm。

测试螺线管线圈2-1本体端部与第一筒端盖1-1和第二筒端盖1-2内壁之间间距不小于测试螺线管线圈2-1本体直径的1/2，在本实例中，测试螺线管线圈2-1本体直径为Φ64mm，测试螺线管线圈2-1端部与第一筒端盖1-1和第二筒端盖1-2内壁之间间距均为35mm；测试管2-4开口端接近第一孔盖通孔1-53；第一级孔盖通孔1-53直径大于测试螺线管线圈2-1的外径，两者之差不小于10毫米；第一级孔盖通孔1-53直径大于保护套管2-7的外径，两者之差不小于5毫米。

此外，如图1所示，本发明的装置还包括一个墩形筒支架3，包括：圆柱体3-1、接地桩3-2，在本实例中，圆柱体3-1本体直径为Φ320mm，总高度为220mm，圆柱体3-1顶部圆弧面弧度为R140mm、圆弧面垂直尺度为90mm；墩形筒支架3位于厚壁金属管1-3的中部外壁，圆柱体3-1顶部的圆弧面支撑在厚壁金属管1-3。

Claims (7)

1.一种极低频电波屏蔽测试装置，该装置包括：电波屏蔽筒(1)和筒内测试线圈(2)，所述筒内测试线圈(2)位于所述电波屏蔽筒(1)内；

所述电波屏蔽筒(1)包括：第一筒端盖(1-1)、第二筒端盖(1-2)、厚壁金属管(1-3)、螺杆(1-4)、双重孔盖(1-5)和屏蔽盖(1-57)；所述第一筒端盖(1-1)和所述第二筒端盖(1-2)位于所述厚壁金属管(1-3)的两端；所述双重孔盖(1-5)封闭所述第二筒端盖(1-2)，所述屏蔽盖(1-57)用于覆盖封闭所述双重孔盖(1-5)；将所述第一筒端盖(1-1)，所述厚壁金属管(1-3)和所述第二筒端盖(1-2)通过所述螺杆(1-4)固定成一体，形成极低频电波屏蔽测试装置的屏蔽空腔主体部分；

所述筒内测试线圈(2)由外到内分布有支撑测试螺线管线圈(2-1)的盘支架(2-2)、位于测试螺线管线圈(2-1)外面的保护套管(2-7)、测试螺线管线圈(2-1)、缠绕所述测试螺线管线圈(2-1)的圆管(2-6)；位于所述圆管(2-6)孔内用于支撑测试管(2-4)的管支架(2-5)和测试管(2-4)；所述测试管(2-4)的长度大于所述测试螺线管线圈(2-1)的长度。

2.根据权利要求1所述的极低频电波屏蔽测试装置，其特征在于，所述第一筒端盖(1-1)沿中心轴线从内到外设有圆盆形凹槽(1-11)、环形凹槽(1-12)、螺孔(1-13)；所述第二筒端盖(1-2)从内到外设有通孔(1-21)，第一环形槽(1-22)、孔(1-23)；所述环形凹槽(1-12)的尺度和形状由所述厚壁金属管(1-3)的端部几何结构决定，所述环形凹槽(1-12)的凹槽深度不小于所述厚壁金属管(1-3)壁厚尺寸的1/2。

3.根据权利要求2所述的极低频电波屏蔽测试装置，其特征在于，所述双重孔盖(1-5)包括：第一级孔盖(1-51)和第二级孔盖(1-55)；所述第一级孔盖(1-51)上开设有第一级孔盖通孔(1-53)，第一级孔盖顶部(1-52)设有环绕第一级孔盖通孔(1-53)的第二环形槽(1-54)；所述第二级孔盖(1-55)设有信号线孔(1-56)。

4.根据权利要求3所述的极低频电波屏蔽测试装置，其特征在于，所述屏蔽盖(1-57)的侧壁上开有引线孔(1-58)；所述第一级孔盖顶部(1-52)上设有U型手柄(1-59)，所述U型手柄(1-59)中部设有旋钮(1-510)和中部螺孔(1-511)，所述旋钮(1-510)用于压紧所述屏蔽盖(1-57)。

5.根据权利要求4所述的极低频电波屏蔽测试装置，其特征在于，所述第二级孔盖(1-55)用于封闭所述第一级孔盖通孔(1-53)，所述屏蔽盖(1-57)用于覆盖封闭所述第二级孔盖(1-55)；所述U型手柄(1-59)的两底脚处设有同轴线的轴孔，所述第一级孔盖顶部(1-52)为圆柱体，其侧壁沿径向开设两个螺孔，这两个螺孔同轴线，两个螺孔的中心连线与所述第一级孔盖(1-51)中心轴线垂直相交，这两个螺孔用于装设贯穿所述U型手柄(1-59)两底脚处轴孔的固定螺栓(1-512)，所述第一级孔盖顶部(1-52)沿轴向开设供所述第二级孔盖(1-55)穿入的通孔。

6.根据权利要求3所述的极低频电波屏蔽测试装置，其特征在于，所述第一级孔盖(1-51)用于直接堵塞所述通孔(1-21)，所述第一级孔盖顶部(1-52)直径大于所述通孔(1-21)直径的1/3。所述第一级孔盖(1-51)和所述第二级孔盖(1-55)均是由其结构沿中心轴线的剖面成T形的同轴线不等径圆柱体构成，由直接堵塞开孔内的小直径圆柱体段上的矩形螺丝扣紧固。

7.根据权利要求3所述的极低频电波屏蔽测试装置，其特征在于，所述测试螺线管线圈(2-1)本体端部与所述第一筒端盖(1-1)和所述第二筒端盖(1-2)内壁之间间距不小于所述测试螺线管线圈(2-1)本体直径的1/2；所述第一级孔盖通孔(1-53)直径大于所述保护套管(2-7)的外径。