Измерение ЭДС - EMF measurement

Пробник электрического поля FP2000 (диапазон 100 кГц - 2500 МГц)

Измерения ЭДС измерения окружающей (окружающей) электромагнитные поля которые выполняются с использованием определенных датчиков или зондов, таких как измерители ЭДС. Эти зонды в целом можно рассматривать как антенны правда с разными характеристиками. Фактически, зонды не должны возмущать электромагнитное поле и должны предотвращать взаимодействие и отражение в максимально возможной степени, чтобы получить точные результаты. Существует два основных типа измерений ЭДС:

• широкополосные измерения: выполняется с помощью широкополосного зонда, то есть устройства, которое воспринимает любой сигнал в широком диапазоне частот и обычно состоит из трех независимых диодов. детекторы;
• частотно-избирательные измерения: в котором система измерения состоит из полевой антенны и частотно-избирательного приемника или анализатора спектра, позволяющего контролировать интересующий частотный диапазон.

Зонды ЭДС могут реагировать на поля только на одной оси или могут быть трехосными, показывая компоненты поля одновременно в трех направлениях. Активные пробники с усилением могут улучшить точность и чувствительность измерений, но их активные компоненты могут ограничивать скорость их отклика.

Идеальные изотропные измерения

Проекции электронного поля на ортогональную систему отсчета

Измерения ЭДС производятся с помощью датчика электрического поля или датчика H-поля, который может быть изотропным или одноосным, активным или пассивным. Моноосевой всенаправленный датчик - это устройство, которое определяет электрические (короткий диполь ) или Магнитное поле линейно поляризованный в заданном направлении.

Использование одноосного зонда подразумевает необходимость в трех измерениях, выполненных с осью сенсора, установленной вдоль трех взаимно ортогональных направлений, в X, Y, Z Например, его можно использовать в качестве зонда, который определяет составляющую электрического поля, параллельную направлению его оси симметрии. В этих условиях, где E - амплитуда падающего электрического поля, а θ - амплитуда угла между осью датчика и направлением электрического поля E, обнаруженный сигнал пропорционален | E | cos θ (верно). Это позволяет получить правильную полную амплитуду поля в виде

${displaystyle |E|={sqrt {E_{x}^{2}+E_{y}^{2}+E_{z}^{2}}}}$

или, в случае магнитного поля

${displaystyle |H|={sqrt {H_{x}^{2}+H_{y}^{2}+H_{z}^{2}}}}$

An изотропный (трехосный) зонд упрощает процедуру измерения, поскольку полное значение поля определяется тремя измерениями без изменения положения датчика: это является результатом геометрии устройства, которое состоит из трех независимых широкополосных чувствительных элементов, расположенных ортогонально друг другу. На практике выход каждого элемента измеряется в трех последовательных временных интервалах, предполагая, что компоненты поля постоянны во времени.

Изотропная антенна AT3000 (пассивный пробник, 20 МГц - 3000 МГц)

Метры

An Измеритель ЭДС это научный инструмент для измерения электромагнитные поля (сокращенно EMF). Большинство измерителей измеряют электромагнитное излучение плотность потока (ОКРУГ КОЛУМБИЯ полей) или изменение электромагнитного поля во времени (AC полей), по сути, такая же, как и радиоантенна, но с совершенно другими характеристиками обнаружения.

Две самые большие категории - это одноосные и трехосные. Одноосные измерители дешевле, чем трехосные, но для завершения обследования требуется больше времени, поскольку измеритель измеряет только одно измерение поля. Одноосные инструменты должны быть наклонены и повернуты по всем трем осям, чтобы получить полное измерение. Трехосевой измеритель измеряет все три оси одновременно, но эти модели, как правило, дороже.

Электромагнитные поля могут создаваться переменным или постоянным током. Измеритель ЭДС может измерять электромагнитные поля переменного тока, которые обычно излучаются искусственными источниками, такими как электрическая проводка, в то время как гауссметры или магнитометры измеряют поля постоянного тока, которые естественным образом возникают в земных геомагнитное поле и излучаются из других источников, где присутствует постоянный ток.

Пример измерителя ЭДС.

Чувствительность и калибровка

Поскольку большинство электромагнитных полей, встречающихся в повседневных ситуациях, создается бытовыми или промышленными приборами, большинство доступных измерителей ЭДС откалиброваны для измерения 50 и 60Гц чередующиеся поля ( частота Европы и США сети электроэнергии ). Существуют и другие измерители, которые могут измерять поля, чередующиеся с частотой до 20 Гц, однако они, как правило, намного дороже и используются только для конкретных исследовательских целей.

Калибровка должна выполняться Лаборатория, аккредитованная ISO 17025 и сертификат калибровки, выданный соответствующим образом, чтобы гарантировать, что инструменты, используемые для выполнения измерений ЭМП, являются точными и что результаты измерений отслеживаются.

Примеры

		AC Магнитный						AC Электрический						RF / микроволновая печь
			Частота						Частота						Частота
Марка	Модель	Калибровка по стандартам NIST	Топоры	Мин. (Гц)	Максимум (КГц)	Точность (@ 50/60 Гц)	Классифицировать (мГ)	Чувствительность (мГ)	Топоры	Мин. (Гц)	Максимум (КГц)	Точность (@ 50/60 Гц)	Классифицировать (мкТл)	Чувствительность (мкТл)	Топоры	Мин. (МГц)	Максимум (ГГц)	Точность (@ 1 ГГц)	Классифицировать (мВт / м^2)	Чувствительность (мВт / м^2)
TriField	TF2	Нет	3	40	100	± 5%	100	0.1	1	40	100	5%	3,350	3.35	1	20	6	20%	19.999	0.001
TriField	100XE	Нет	3	40	100	± 20%	100	0.2	1	40	100	30%	3,350	16.75	1	50	3	50%	1	0.01
Корнет	MD18	Нет														100	8
Корнет	ED85EXS	Нет														1	8
Корнет	ED78S / ED178S	Нет														100	8
Корнет	ED88TPlus	Нет														100	8
Корнет	ED25G	Нет														100	3
Корнет	ED88T	Нет														100	8
Корнет	ED15SA	Нет														100	3
Акустиметр	АМ-10	Нет
Метерк		Нет		30	300	± 5%	200					± 5%		0.1
Нарда	NBM 520[1]	да
Нарда	NBM 550[2]	да
Wavecontrol	SMP2[3]	да

Активные и пассивные датчики

Активные датчики - это чувствительные устройства, которые содержат активные компоненты; Обычно это решение позволяет проводить более точные измерения в отношении пассивных компонентов. Фактически, пассивная приемная антенна собирает энергию из измеряемого электромагнитного поля и передает ее через разъем кабеля RF. Затем этот сигнал поступает на анализатор спектра, но характеристики поля могут быть каким-то образом изменены из-за наличия кабеля, особенно в ближнее поле условия.

С другой стороны, эффективное решение состоит в том, чтобы переносить на оптическом носителе компонент электрического (или магнитного) поля, измеряемый активным датчиком. Основными компонентами системы являются приемная электрооптическая антенна, которая может передавать оптический носитель, индивидуальная составляющая электрического (или магнитного) поля улавливается и возвращается в виде электрического сигнала на выходной порт оптоэлектрического преобразователя.

Модулированная оптическая несущая передается по оптоволоконной линии в преобразователь, который извлекает модулирующий сигнал и преобразует его обратно в электрический сигнал. Полученный таким образом электрический сигнал может быть затем отправлен на анализатор спектра с общим РЧ-сигналом 50 Ом. кабель.

Изотропное отклонение

Диаграмма направленности короткого диполя

Изотропное отклонение при измерениях ЭДС - это параметр, который описывает точность измерения напряженности поля независимо от ориентации зонда. Если поле получено тремя измерениями в ортогональном X, Y, Z конфигурация в виде:

${displaystyle |E|={sqrt {E_{x}^{2}+E_{y}^{2}+E_{z}^{2}}}}$

достаточное условие, чтобы выражение было истинным для каждых трех ортогональные координаты (X, Y, Z) для зонда диаграмма направленности быть как можно ближе к идеалу короткий диполь паттерн, называемый sin θ:

${displaystyle f( heta ,phi )=Acdot sin( heta )}$,

где A - функция частоты. Разница между диаграммой направленности идеального диполя и диаграммой направленности реального зонда называется изотропное отклонение.

Рекомендации

1. https://www.narda-sts.com/en/products/wideband-emf/nbm-520/
2. https://www.narda-sts.com/en/products/wideband-emf/nbm-550/
3. «Wavecontrol SMP2 - измеритель ЭДС».

Библиография

• Солари, G; Viciguerra, G; Clampco Sistemi (февраль 2005 г.). Частотно-избирательные измерения электрического поля (100 кГц - 2,5 ГГц) и магнитного поля (100 кГц - 120 МГц) с помощью активных электрооптических приемных антенн (PDF). 16-й Международный симпозиум и техническая выставка по электромагнитной совместимости в Цюрихе - EMC Zurich 2005. Получено 2009-07-13.