RU2164028C2 - Способ измерения напряженности электромагнитного поля - Google Patents

Способ измерения напряженности электромагнитного поля Download PDF

Info

Publication number
RU2164028C2
RU2164028C2 RU99111937A RU99111937A RU2164028C2 RU 2164028 C2 RU2164028 C2 RU 2164028C2 RU 99111937 A RU99111937 A RU 99111937A RU 99111937 A RU99111937 A RU 99111937A RU 2164028 C2 RU2164028 C2 RU 2164028C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
antenna
sensor
electromagnetic field
frequency
source
Prior art date
Application number
RU99111937A
Other languages
English (en)
Other versions
RU99111937A (ru
Inventor
Ю.Е. Седельников
Р.Т. Каюмов
Original Assignee
Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева filed Critical Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева
Priority to RU99111937A priority Critical patent/RU2164028C2/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2164028C2 publication Critical patent/RU2164028C2/ru
Publication of RU99111937A publication Critical patent/RU99111937A/ru

Links

Images

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)

Abstract

Способ измерения напряженности электромагнитного поля заключается в помещении в измеряемое электромагнитное поле К антенн-датчиков и регистрации напряжений на элементе нагрузки К антенн-датчиков U1....UK, пропорциональных напряженности воздействующего электромагнитного поля, все К антенны-датчики имеют отличительные друг от друга амплитудно-частотные характеристики, число антенн-датчиков К равняется числу источников излучения N или превышает его, К ≥ N, напряженности всех N составляющих электромагнитного поля E1....EN определяют из решения системы линейных уравнений. Технический результат в увеличении точности измерений, определении напряженности всех составляющих поля. 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к области измерения, а именно к разделу "измерение напряженности магнитного поля" (класс G 01 R 29/08), и может быть использовано для измерения интенсивности электромагнитных полей радиочастот в экологии, для определения безопасности персонала и решения других аналогичных задач.
Известные методы измерения электромагнитных полей радиочастот основаны в помещении антенны-датчика в измеряемое поле и регистрации напряжения, наводимого измеряемым полем в нагрузке приемной антенны-датчика, с последующим расчетом напряженности поля при помощи известных зависимостей, связывающих значение напряженности поля и параметров датчика и нагрузки (см. книгу А.Н. Зайцева "Измерение на СВЧ и их метрологическое обеспечение", М. 1989 г., с. 163, или Адольф И. Шваб "Электромагнитная совместимость", М. 1998 г., с. 254). Указанный способ используется при измерениях на относительно низких радиочастотах, в диапазоне сверхвысоких частот используется аналогичный способ, отличающийся тем, что регистрируется мощность, выделяющаяся в нагрузке приемной антенны-датчика при помещении антенны-датчика в измеряемое поле, а при пересчете измеренной величины используются зависимости, связывающие величину выделившейся мощности с параметрами антенн-датчиков и плотностью потока мощности измеряемого поля (см. книгу А.Н. Зайцева "Измерение на СВЧ и их метрологическое обеспечение", М. 1989 г., с. 164).
Указанные способы измерения реализованы с использованием различных вариантов выполнения антенн-датчиков (см. Патент СССР A1 1649478 за 1991 г.) в измерительных приборах, предназначенных для измерения уровня электромагнитных полей в целях определения уровней, опасных для жизнедеятельности, например в отечественных приборах типа: ПЗ-16...ПЗ-21, а также в последней модификации Поле-3, суть которых заключается в измерении с выхода антенн-датчиков, предназначенных для работы в своем диапазоне частот, напряжения, пропорционального напряженности поля. При этом коэффициенты пропорциональности для каждой антенны-датчика в своем диапазоне известны.
Известны также способы частотно-селективных измерений, в которых электрические колебания, принятые приемной антенной-датчиком и содержащие колебания различных частот, фильтруют при помощи полосовых фильтров, усиливают, детектируют, измеряют и регистрируют величину выходного напряжения (см. книгу А.Н. Зайцева "Измерение на СВЧ и их метрологическое обеспечение", М. 1989 г., с. 174).
Способ частотно-селективных измерений применяется преимущественно для измерения относительно слабых полей. Способы реализованы в различных измерительных приемниках, селективных микровольтметрах, представляющих собой сложные и дорогостоящие устройства.
Прототипом изобретения является способ измерения напряженности поля путем помещения в измеряемое поле антенны-датчика и регистрации напряжения, пропорционального измеряемой напряженности, в нагрузке антенн-датчиков (см. книгу А. Н. Зайцева "Измерение на СВЧ и их метрологическое обеспечение", М. 1989 г., с. 163).
Способ состоит в помещении антенны-датчика в измеряемое поле, регистрации напряжения, создаваемого измеряемым полем в нагрузке приемной антенны, и определении напряженности электрического поля согласно известной зависимости, связывающей значение измеряемой напряженности поля с электрическими параметрами антенны-датчика и нагрузки.
Указанная зависимость имеет вид
Figure 00000002

где U - напряжение на выходе антенны-датчика, В;
E - напряженность электрического поля, В/М;
hg(f) - эквивалентная высота антенны-датчика, М;
Zн(f) - сопротивление нагрузки антенны-датчика, Ом;
Zа(f) - эквивалентное сопротивление антенны-датчика, Ом;
К(f) - значение амплитудно-частотной характеристики по частоте, М.
Недостатком прототипа являются невозможность точного определения напряженности поля, создаваемого источником на определенной частоте f1, за счет помех от источников, излучающих на других частотах fi, где i = 2...N, а также невозможность определения напряженностей электромагнитного поля, создаваемых этими источниками помех. Напряжение, наводимое в нагрузке антенн-датчиков при воздействии на него N источников излучения с частотами fi, будет определяться выражением
Figure 00000003

где U - напряжение на выходе антенны-датчика, В;
K(fi) - значение амплитудно-частотной характеристики на частоте излучения i-го источника (fi), М;
Ei - напряженность электрического поля на частоте излучения i-го источника (fi), В/М;
fi - частоты излучения i-го источника, Гц;
N - число источников излучения в измеряемом поле.
Таким образом, в реальных условиях вследствие конечной восприимчивости антенной-датчиком излучения с частотами, не входящими в частотный диапазон применяемой антенны-датчика, измерение истинного значения напряженностей поля становится невозможным.
Решаемой технической задачей изобретения является увеличение точности измерений напряженности электромагнитного поля, а также определение напряженности всех составляющих поля.
Решаемая техническая задача в способе измерения напряженности электромагнитного поля, заключающемся в помещении измерительной антенны-датчика в измеряемое поле и регистрации напряжения, наводимого измеряемым электромагнитным полем на элементе нагрузки приемной антенны-датчика, достигается тем, что проводят дополнительные измерения путем последовательного помещения в измеряемое электромагнитное поле К-1 антенн-датчиков и регистрации напряжений U1...UК на элементе нагрузки антенн-датчиков, пропорциональных напряженности воздействующего электромагнитного поля. Все K антенны-датчики имеют отличительные друг от друга амплитудно-частотные характеристики. Число антенн-датчиков K равняется числу источников излучения N или превышает его (K≥N). Напряженности всех N составляющих электромагнитного поля E1...EN определяются из решения системы линейных уравнений (3):
Figure 00000004

где EN - напряженность электрического поля на частоте излучения N-го источника (fN), В/М;
KK(fN) - значение амплитудно-частотной характеристики K-той антенны-датчика на частоте излучения N-го источника (fN), М;
fN - частоты излучения N-го источника, Гц;
UK - напряжение на выходе K-той антенны-датчика, В;
EКизм - напряженность поля, полученная при измерении K-той антенной-датчиком, В/М.
Схематически реализация этого способа показана на чертеже. Устройство состоит из К антенн-датчиков 11...1К, которые последовательно подключаются к элементу нагрузки 2, и микровольтметра 3, регистрирующего напряжение на элементе нагрузки 2.
Суть измерений согласно заявляемому способу состоит в следующем. Имеются К антенн-датчиков 11. ..1К (где K≥ N), каждая из которых предназначена для работы в своем определенном диапазоне, и измерительное устройство 3. Для измерения напряженности поля, возбуждаемого N источниками с известными частотами fN, помещают антенну-датчик, предназначенный для измерения в диапазоне действия первого источника, в измеряемое поле, и с помощью микровольтметра 3 регистрируется значение напряжения на элементе нагрузки 2 антенны-датчика 11:
Figure 00000005

где U1 - напряжение на выходе первого антенны-датчика, В;
K1(fi) - значение амплитудно-частотной характеристики для первой антенны-датчика на частоте излучения i-го источника (fi), М;
Ei - напряженность электрического поля на частоте излучения i-го источника (fi), В/М;
fi - частоты излучения i-го источника, Гц;
N - число источников излучения в измеряемом поле.
Далее последовательно помещают К-1 антенн-датчиков 12...1К, напряжения на выходе которых представляются в виде
Figure 00000006

где j = 2...K;
Uj - напряжение на выходе j-ой антенны-датчика, В;
Kj(fi) - значение амплитудно-частотной характеристики для j-той антенны-датчика на частоте излучения i-го источника (fi), М;
Ei - напряженность электрического поля на частоте излучения i-го источника (fi), В/М;
fi - частоты излучения i-го источника, Гц;
K - число антенн-датчиков;
N - число источников излучения в измеряемом поле.
Коэффициенты Ki(fi) определяются заранее путем калибровки антенн-датчиков. Таким образом, получаем систему линейных уравнений с N неизвестными. Решением уравнения (6) находятся неизвестные величины напряженности электромагнитного поля E1...EN:
Figure 00000007

где EN - напряженность электрического поля на частоте излучения N-го источника (fN), В/М;
KK(fN) - значение амплитудно-частотной характеристики K-той антенны-датчика на частоте излучения N-го источника (fN), M;
fN - частоты излучения N-ro источника, Гц;
UK - напряжение на выходе K-той антенны-датчика, В;
EКизм - напряженность поля, полученная при измерении K-той антенной-датчиком, В/М.
Пример реализации:
Для реализации предложенного способа измерений может быть использован серийный измеритель напряженности электромагнитного поля - прибор "ПОЛЕ-3", имеющий три антенны-датчика. Первый датчик АП-Е-1, с известными поправочными коэффициентами, предназначен для измерения в диапазоне метровых волн. Второй датчик АП-ППЭ-1 - для измерений в дециметровом диапазоне, также с известными значениями амплитудно- частотной характеристики.
Измерение напряженности поля в метровом диапазоне при наличии составляющих в дециметровом диапазоне волн осуществляется следующим образом:
- проводится измерение напряжения на элементе нагрузки антенны-датчика АП-Е-1. Результат измерения имеет вид
Figure 00000008

где U1 - напряжение на выходе первой антенны-датчика (АП-Е-1), В;
K1(fi) - значение амплитудно-частотной характеристики для первой антенны-датчика на частоте излучения i-го источника (fi), М;
Ei - напряженность электрического поля на частоте излучения i-го источника (fi), В/М;
fi - частоты излучения i-го источника, Гц;
- проводится аналогичным образом измерение при помощи антенны-датчика АП-ППЭ-1. Результат измерения напряжения на элементе нагрузки антенны-датчика (АП-ППЭ-1) представится в виде
Figure 00000009

где U2 - напряжение на выходе второй антенны-датчика (АП-ППЭ-1), В;
K2(fi) - значение амплитудно-частотной характеристики для первой антенны-датчика на частоте излучения i-го источника (fi), М;
Ei - напряженность электрического поля на частоте излучения i-го источника (fi), В/М;
fi - частоты излучения i-го источника, Гц.
При этом значение амплитудно-частотной характеристики K1(f1) и K2(f2) известны из паспортных данных самого прибора. Значения амплитудно-частотной характеристики K1(f2) и K2(f1) определяются предварительно путем калибровки указанных антенн-датчиков. Таким образом, значения амплитудно-частотной характеристики K1(f1), K2(f2), K1(f2) и K2(f1) являются известными величинами. Результат измерений, значения E1 и E2, находятся из решения системы линейных уравнений
Figure 00000010

где E1 и E2 - напряженности электрического поля на частотах излучения первого и второго источников (f1 и f2), В/М;
K1(f1) и K1(f2) - значения амплитудно-частотных характеристик для первой антенны-датчика на частотах излучения f1 и f2, М;
K2(f1) и K2(f2) - значения амплитудно-частотных характеристик для второй антенны-датчика на частотах излучения f1 и f2, М;
f1 и f2 - частоты излучения первого и второго источников, Гц;
U1 и U2 - напряжения на выходе первой и второй антенн-датчиков, В;
E1изм E2изм - напряженности электрического поля, полученные посредством измерения первой и второй антеннами-датчиками при одновременной работе первого и второго источников, В/М.
Проведена проверка работоспособности способа измерений, в ходе которой определялись относительные значения погрешностей, возникающих при измерении известным методом и предложенным методом для различных соотношениях интенсивностей. Результаты вычислений сведены в таблицу. Значения амплитудно-частотных характеристик K1(f1), K2(f2), K1(f2) и K2(f1) в таблице даны в децибелах (dB). E1H и E2H - это значения напряженности электромагнитного поля, создаваемого в точке измерения отдельно первым и вторым источниками соответственно. E1 и E2 - это полученные из решения системы (9) значения напряженности электромагнитного поля на частотах f1 и f2 соответственно.
Относительная погрешность, возникающая при измерении δE существующим методом (%), определяется из соотношения
Figure 00000011

где δE - относительная погрешность, возникающая при измерении существующим методом, %;
E1изм - напряженность электрического поля, полученная посредством измерения первой антенной-датчиком при одновременной работе первого и второго источников, В/М;
E1H - значение напряженности электромагнитного поля, создаваемого в точке измерения первым источником, В/М.
Относительная погрешность, возникающая при измерении δEус предложенным методом (%), определяется из соотношения
Figure 00000012

где δEус - относительная погрешность, возникающая при измерении предложенным методом, %;
E1H - значение напряженности электромагнитного поля, создаваемого в точке измерения первым источником, В/М;
E1 - восстановленное значение напряженности электромагнитного поля на частоте f1, В/М.

Claims (1)

  1. Способ измерения напряженности электромагнитного поля, заключающийся в помещении измерительной антенны-датчика в измеряемое поле и регистрации напряжения, наводимого измеряемым электромагнитным полем на элементе нагрузки приемной антенны-датчика, отличающийся тем, что проводят дополнительные измерения путем последовательного помещения в измеряемое электромагнитное поле К - 1 антенн-датчиков, и регистрации напряжений на элементе нагрузки K антенн-датчиков U1 ... UK, пропорциональных напряженности воздействующего электромагнитного поля, все K антенны-датчики имеют отличительные друг от друга амплитудно-частотные характеристики, число антенн-датчиков K равняется числу источников излучения N, или превышает его K ≥ N, напряженности всех N, составляющих электромагнитного поля E1 ... EN, определяют из решения системы линейных уравнений:
    Figure 00000013

    где EN - напряженность электрического поля на частоте излучения N-го источника (fN), B/M;
    KK(fN) - значение амплитудно-частотной характеристики K-й антенны-датчика на частоте излучения N-го источника (fN), M;
    fN - частоты излучения N-го источника, Гц;
    UK - напряжение на выходе K-го антенны-датчика, В;
    EKизм - напряженность поля, полученная при измерении K-й антенной-датчиком, B/M.
RU99111937A 1999-06-01 1999-06-01 Способ измерения напряженности электромагнитного поля RU2164028C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99111937A RU2164028C2 (ru) 1999-06-01 1999-06-01 Способ измерения напряженности электромагнитного поля

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99111937A RU2164028C2 (ru) 1999-06-01 1999-06-01 Способ измерения напряженности электромагнитного поля

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2164028C2 true RU2164028C2 (ru) 2001-03-10
RU99111937A RU99111937A (ru) 2001-04-27

Family

ID=20220855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99111937A RU2164028C2 (ru) 1999-06-01 1999-06-01 Способ измерения напряженности электромагнитного поля

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2164028C2 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446409C1 (ru) * 2010-12-27 2012-03-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет сервиса" Способ испытаний оборудования и/или электронных систем автотранспортных средств на восприимчивость к электромагнитному полю
RU2540126C1 (ru) * 2013-09-25 2015-02-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ пространственного мониторинга источников электромагнитного излучения
RU2561939C1 (ru) * 2014-06-23 2015-09-10 Юрий Пантелеевич Лепеха Способ исследования побочных электромагнитных излучений от технических средств
RU2568041C1 (ru) * 2014-07-25 2015-11-10 Юрий Пантелеевич Лепеха Устройство для исследования побочных электромагнитных излучений от технических средств
RU2690858C1 (ru) * 2018-05-21 2019-06-06 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Способ измерения энергии сверхширокополосного электромагнитного излучения

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ФРАДИН А.З. и др. Измерение параметров антенно-фидерных устройств. - М.: Связь, 1972, 233. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446409C1 (ru) * 2010-12-27 2012-03-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет сервиса" Способ испытаний оборудования и/или электронных систем автотранспортных средств на восприимчивость к электромагнитному полю
RU2540126C1 (ru) * 2013-09-25 2015-02-10 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ пространственного мониторинга источников электромагнитного излучения
RU2561939C1 (ru) * 2014-06-23 2015-09-10 Юрий Пантелеевич Лепеха Способ исследования побочных электромагнитных излучений от технических средств
RU2568041C1 (ru) * 2014-07-25 2015-11-10 Юрий Пантелеевич Лепеха Устройство для исследования побочных электромагнитных излучений от технических средств
RU2690858C1 (ru) * 2018-05-21 2019-06-06 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Способ измерения энергии сверхширокополосного электромагнитного излучения

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2137577C (en) Microdevice for measuring the electromagnetic characteristics of a medium and use of said microdevice
CN109219756A (zh) 传感器装置、用于校准传感器装置的方法和用于检测测量参量的方法
RU170772U1 (ru) Устройство для оценки эффективности экранирования электромагнитных излучений
RU2164028C2 (ru) Способ измерения напряженности электромагнитного поля
CN111505556B (zh) 测量磁通门传感器中的探头噪声的方法
US7417424B2 (en) Magnetic-field-measuring device
US3283242A (en) Impedance meter having signal leveling apparatus
WO2002033394A2 (en) A technique for measuring the thickness of a ferromagnetic metal using permeability signatures
US5467019A (en) Method and apparatus for balancing the electrical output of the receiver coils of an induction logging tool by use of a slidable magnetic rod for eliminating direct coupling
CA2184770C (en) Method and apparatus for correcting drift in the response of analog receiver components in induction well logging instruments
RU2152624C1 (ru) Измеритель напряженности магнитной составляющей переменного электромагнитного поля
RU2649092C1 (ru) Устройство для оценки эффективности экранирования электромагнитных излучений
Roubal et al. Resonant Impedance Evaluation Methods for Sensors
Werle et al. Diagnosing the insulation condition of dry type transformers using a multiple sensor partial-discharge-localization technique
CN103885001A (zh) 串联阵列式交流磁场传感装置
RU2816290C1 (ru) Способ измерения напряжения электромагнитного поля
RU2071098C1 (ru) Способ калибровки полевой установки и аппаратуры методов естественного электромагнитного поля земли
CN117665683B (zh) 一种磁通门传感器噪声检测方法、***及存储介质
RU2533347C1 (ru) Устройство автономной регистрации импульсного магнитного поля
US3651397A (en) Method and device for testing apparatus for susceptibility to magnetic field
GB2212621A (en) Underwater electric field sensor
JP3335982B2 (ja) 磁場測定方法および磁場測定器
SU819655A1 (ru) Способ измерени ширины линиифЕРРОМАгНиТНОгО РЕзОНАНСА
SU834630A1 (ru) Устройство дл измерени параметровпЕРЕМЕННОгО МАгНиТНОгО пОл
RU2010257C1 (ru) Способ поверки магнитоизмерительных приборов