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電磁輻射測量儀器分類
點擊次數(shù)：4200 發(fā)布時間：2012-12-4
電磁輻射的測量按測量場所分為作業(yè)環(huán)境、特定公眾暴露環(huán)境、一般公眾暴露環(huán)境測量。按測量參數(shù)分為電場強(qiáng)度、磁場強(qiáng)度和電磁場功率通量密度等的測量。對于不同的測量應(yīng)選用不同類型的儀器，以期獲取*的測量結(jié)果。
測量儀器根據(jù)測量目的分為非選頻式寬帶輻射測量儀和選頻式輻射測量儀。無論是非選頻式寬帶輻射測量儀還是選頻式輻射測量儀，基本構(gòu)造都是由天線（傳感器）及主機(jī)系統(tǒng)兩部分組成的
1 非選頻式寬帶輻射測量儀（綜合場強(qiáng)儀）
工作原理
1．1 電場探頭
偶極子和檢波二極管組成探頭
這類儀器由三個正交的2~10cm長的偶極子天線，端接肖特基檢波二極管、RC濾波器組成。檢波后的直流電流經(jīng)高阻傳輸線或光纜送入數(shù)據(jù)處理和顯示電路。
通常這類儀器探頭響應(yīng)快，動態(tài)范圍大，但由于作為天線的偶極子的長度應(yīng)遠(yuǎn)小于被測頻率的半波長，以避免在被測頻率下諧振。這一特性決定了這類儀器只能在低于幾吉赫頻率范圍使用，不過隨著儀器技術(shù)的不斷發(fā)展，近年也有廠家能將頻率范圍擴(kuò)展到四十吉赫頻率，甚至更高范圍。
熱電偶型探頭
采取三條相互垂直的熱電偶結(jié)點陣作電場測量探頭，提供了和熱電偶元件切線方向場強(qiáng)平方成正比的直流輸出，待測場強(qiáng)與極化無關(guān)，保證了探頭有極寬的頻帶，容易做到*的頻率，但探頭響應(yīng)和動態(tài)范圍要相對差一些。
1．2 磁場探頭
由三個相互正交環(huán)天線和二極管、RC濾波元件、高阻線組成，從而保證其全向性和頻率響應(yīng)。
對電性能的要求
使用非選頻式寬帶輻射測量儀實施環(huán)境監(jiān)測時，為了確保環(huán)境監(jiān)測的質(zhì)量，應(yīng)對這類儀器電性能提出基本要求：
各向同性誤差≤±1dB
系統(tǒng)頻率響應(yīng)不均勻度≤±3dB
靈敏度：0.5V/m
校準(zhǔn)精度：±0.5dB
2 選頻式輻射測量儀（頻譜儀或測試接收機(jī)）
這類儀器用于環(huán)境中低電平電場強(qiáng)度、電磁兼容、電磁干擾測量。除場強(qiáng)儀（或稱干擾場強(qiáng)儀）外，可用接收天線和頻譜儀或測試接收機(jī)組成的測量系統(tǒng)經(jīng)校準(zhǔn)后，用于環(huán)境電磁輻射測量。
選頻的意思是只選擇某些頻率進(jìn)行測量，只讓很小的頻率范圍的信號進(jìn)來，濾除其余頻率的信號。選頻式測量儀器的靈敏度較非選頻式的高很多。
根據(jù)所測量信號頻譜的不同，選頻式射頻輻射測量儀器也按檢波方式分為兩大類，一類采用峰值檢波，測量廣播電視及通信等較窄的輻射源；另一類采用準(zhǔn)峰值檢波，測量火花放電等頻譜范圍很寬的電磁脈沖源。
電視場強(qiáng)儀，遠(yuǎn)區(qū)場強(qiáng)儀，峰值檢波。干擾場強(qiáng)儀，測量接收機(jī)，準(zhǔn)峰值檢波。頻譜分析儀，峰值檢波及準(zhǔn)峰值檢波二者均有。
工作原理
場強(qiáng)儀（干擾場強(qiáng)儀）
待測場的場強(qiáng)值：
E（dBμV/m）= K （dB）+Vr（dBμV）+L（dB）………………………………（2.1）
式中K是天線校正系數(shù)，它是頻率的函數(shù)，可由場強(qiáng)儀的附表中查得。場強(qiáng)儀的讀數(shù)Vr必須加上對應(yīng)K值和電纜損耗L才能得出場強(qiáng)值。但近期生產(chǎn)的場強(qiáng)儀所附天線校正系數(shù)曲線所示K值已包括測量天線的電纜損耗L值。
當(dāng)被測場是脈沖信號時，不同帶寬Vr值不同。此時需要歸一化于1MHz帶寬的場強(qiáng)值，即 ：
E（dBμV/m）= K （dB）+Vr（dBμV）+20lg +L（dB） …………………………（2.2）
BW為選用帶寬，單位MHz。測量寬帶信號環(huán)境輻射峰值場強(qiáng)時，要選用盡量寬的帶寬。相應(yīng)平均功率密度為：
Pd（μW/cm2）={10[E（dBμV/m）-115.77]/10}/10q ....................................... 2.3
上式中q為脈沖信號占空比，K、L值查表可得，Vr為場強(qiáng)值讀數(shù)，于是E和Pd可以方便地計算出來。
頻譜儀測量系統(tǒng)
這種測量系統(tǒng)工作原理和場強(qiáng)儀一致，只是用頻譜儀作接收機(jī)，此外頻譜儀的dBm讀數(shù)須換算
dBμV。對50Ω系統(tǒng)，場強(qiáng)值為：
E（dBμV/m）= K （dB）+A（ABm）+107（dBμV）+L（dB）………………………………（2.4）
頻譜儀的類型不受限制，頻譜儀天線系統(tǒng)必須校準(zhǔn)。
用于環(huán)境電磁輻射測量的儀器種類較多，凡是用于EMC（電磁兼容）、EMI（電磁干擾）目的的測試接收機(jī)都可用于環(huán)境電磁輻射監(jiān)測。的環(huán)境電磁輻射監(jiān)測儀器，也可用上面介紹的方法組成測量裝置實施環(huán)境監(jiān)測。
天線種類
作為測量用的天線，其參數(shù)主要是天線系數(shù)，應(yīng)具有高的度。
天線系數(shù)AF：對于電場測量AF=E/vi，對于磁場測量AF=H/ vi，vi為電壓表所測得的電壓。電壓表讀數(shù)乘以天線系數(shù)即為所測場強(qiáng)，以dB表示時為相加。
對于選頻式測量儀表，測量頻率是變化的，對同一根天線，天線系數(shù)隨頻率而變。
① 半波天線
半波天線為全長等于所測量電磁波波長一半的對稱振子天線，用于米波段電場測量。測量頻帶窄，實際上不常用作測量天線。
② 環(huán)天線
環(huán)天線為30MHz以下的磁場測量天線，磁場測量必須用環(huán)天線，環(huán)面積內(nèi)磁通量的變化將在環(huán)線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電壓。電壓大小正比于環(huán)面積、環(huán)線圈匝數(shù)、待測磁場強(qiáng)度及頻率。
③ 雙錐天線
20-300MHz頻段的電場測量天線。為半波天線的改進(jìn)型。
④ 對數(shù)周期天線
⑤ 單極（鞭狀、桿）天線
其他還有喇叭天線和超寬帶復(fù)合式天線
3 工頻測量儀器
工頻場強(qiáng)測量頻率低，一般不叫天線。
工頻電場
工頻電場測量探頭由兩個導(dǎo)體半球組成偶極子，沿赤道平面相互絕緣。目前儀器探頭有方向性的和全向的兩種。
意大利PMM公司的工頻電場探頭外形為正方體，可測量工頻電場的全向三維分量，然后合成總的工頻電場值，測量時不必調(diào)整探頭方向。
工頻磁場
主要結(jié)構(gòu)由三個相互正交環(huán)天線組成。