JJG(军工) 24-2018 电磁场传感器和探头

国防军工计量检定规程JJG(军工)24—2018电磁场传感器和探头电磁场传感器和探头VerificationRegulationofElectromagneticFieldSensorandJJG(军工)24-2018起草单位：国防科技工业第二计量测试研究中心齐万泉(国防科技工业第二计量测试研究中心)彭博(国防科技工业第二计量测试研究中心)韩玉峰(国防科技工业第二计量测试研究中心)刘东霞(国防科技工业第二计量测试研究中心)马蔚宇(国防科技工业第二计量测试研究中心)刘星汛(国防科技工业第二计量测试研究中心)闫旭红(国防科技工业第二计量测试研究中心)HG(军工I24—2018 Ⅱ 3概述 3.1原理 132构造 1 13.4用途 1 2 2 24.3全向性 2 5.1外观和附件 2 26.2检定项目 46.3检定方法 46.4检定结果的处理 9附录A检定证书/检定结果通知书内页格式式样 10 1309-2005《IEEEStandardforcalibrationoexcludingantenas,from%Hto40GHz》,可作为能对频率9H——新增基于同心锥形TEM室法，覆盖频率200MHz~4电磁场传感器和探头检定规程本规程适用于频率覆盖10kHz~110GHz场强范围0.1V/m~300V/m的电磁场传感器和探头的首次检定、后续检定和使用中检查2术语和定义下列术语和定义适用于本规程。用于测量电场或磁场的设备，该设备对被测场的扰动很小。电磁场传感器的输出可以通过物理参数(如长度、半径、面积等)、材料电磁特性等可溯源的参数理论计算得到。以下简称场传感器2.2电磁场探头electromagnetiefleldprobe包含多种电子器件(如二极管、电阻器、放大器等)的场传感器集合或电小尺寸的场传感器。电磁场探头的输出不能通过简单的物理参数测量进行理论计算。以下简称场探头。在一定频率和一定场强下场传感器和场探头旋转一周所表现出的响应特性，通常用全向性来表示。全向性是场传感器和场探头在标准场强环境下旋转一周最大指示值和最小指示值的比，一般用分贝形式表示2.4频率响应frequcneyresponse在一定场强条件下，场强传感器和探头的场强幅度特性与频率的关系。可以用频率响应偏差和频率响应修正因子来表征。场传感器和场探头的原理是利用电小尺寸传感器或传感器集合将电磁场信号转换为可测量的电信号或光信号，通过传输线送至读出设备，实现电磁场测量的目的。场传感器和场探头主要由电小尺寸传感器或传感器集合、信号转换器件、传输线等部分组成。场传感器和场探头分为E-field、H-field传感器等类型场传感器和场探头主要用于电磁场强度的测量。0.1V/m~200V/m(IGHz~40.1V/m~5V/m(40GHz~116.1检定条件3)功率测量不确定度：0.2dB:d)双定向祸合器1)频率范围：10kHz~110GHz;2)方向性：≥25dB;e)横电磁波(TEM)室2)场强测量范围：0.1V/m~300V/m:3)端口电压驻波比：≤1.2;4)均匀区尺寸：≥0.05m×0.05m×0.05m:5)均匀区域场强不确定度：0.7dB;0吉赫兹横电磁波(GTEM)室1)频率范围：200MHz~IGHz;2)场强测量范围：0.1V/m~300V/m;3)均匀区尺寸：≥0.7m×0.7m×0.7m;4)端口电压驻波比：≤1.5:5)均匀区域场强不确定度：1.3dB;1)频率范围：200MHz~40GHz:2)场强测量范围：1V/m~300V/m:3)检定频率处端口电压驻波比：≤1.6;4)均匀区尺寸：≥0.15m×0.15m×0.1m:5)均匀区域场强不确定度：0.8dB:h)微波暗室1)频率范围：IGHz~110GHz:2)场强测量范围：0.1V/m~200V/m(IGHz~40GHz);0.1V/m~5V/m(40GHz~1103)均匀区域场强不确定度：0.8dB;i)标准增益喇叭天线1)频率范围：1GHz~110GHz;2)增益：≥14dB:3)增益测量不确定度：1.3dB;j)衰减器k)负载2)阻抗：509:b)相对湿度：≤80%:频率响应的检定按以下步骤进行：a)10kHz~110GHz频段区间检定频率点见附录A中表A.1或参照被检探头说明书。如果被检设备工作频段不能覆盖全频段，则在其工作频段内选择附录A中表A.1所列频率点，被检设备最低和最高工作频率点为必检频率点；b)频率点在10kHz~1GHz频段时采用TEM室法。框图见图1,选用TEM室法进行检定时，被检探头和传感器的有效高度不能大于TEM室芯板与底板高度的三分之一：部分场传感器和探头尺寸较大，超过TEM室芯板与底板间高度的三分之一时，选用GTEM室法，GTEM室法适用频率为200MHz~1GHz,被检场传感器和探头的有效高度同样需满足不超过GTEM室高度三分之一的要求，框图见图2:同心锥形TEM室法适合检定频率覆盖200MHz~40GHz的场传感器和探头，被检场传感器和探头有效尺寸不能超出同心锥TEM室的场均匀区，框图见图3:频率点在IGHz~110GHz频段时采用标准场法，框图见图4:各类检定器具对应的场传感器和探头的最大有效尺寸见附录BB中表B.1,被检探头的最大有效尺寸示意图见附录B中图B.6。边程2中网JG(军工)24-2018L——电缆损耗；0调节信号发生器输出电平，在场均匀区域产生20V/m左右的标准场强。如被检E,——标准场强。V/m;JJG(军工)24-20188a)设置检定频率点为100MHz或2.45GHz。如被检探头的检定频率范围不包含1~图4所示检定方法：b)在1V/m~300V/m(1GHz~40GHz频段为1V/m~200V/m,40GHz~10GHz频点为必检场强值c)按照6.3.3中e)~e):0)由公式(6计算线性响应修正因子A₂:h)在所有场强值的测量，线性响应偏差应满足4.2的a)设置检定频率点为100MHz或2.45GHz。如被检探头的检定频率范围不包含b)根据检定频率点选择图1~图4所示检定方法：JG(军工)24-20180在所有检定点的测量，全向性应满足4.4的要求/MHzE/(V/mE/(V/m)偏差8p/dB147125以下适用于100MHz检定员(签字)核验员(签字)测试频率(MHz)标准场强(V/m)05 …检定员(签字)核验员(签字)JGL军工)24-2018标准场产生方法B.1基于横电磁波(TEM)室的标准场产生方法，10kHz~1GHz场，此区域波阻抗(EH)接近3770的自由空间值。虽然场传感器或场探头进入到该引入的总场强不确定度小于1dB,因此可以用不同尺寸ybF(a)前视图区更小，电场扰动误差小于10%,并且可以采用修正方法将误差降到1%以下。但是如果场传感器或探头的尺寸增加，由TEM室的加载(容性耦合)所引起的场传感器或探头传感器或探头尺寸应该小于b/3。例如TEM室板间距150mm时，频率上限应低于B.2基于吉赫兹横电磁波(GTEM)以用于200MHz~1GHz场传感器和场探头的检定JHG(军工)24-2018k——修正因子：JG(军工)24-2018场强传递的原理是：首先用TEM室(200MHz~B.4基于微波暗室的标准场产生方法。Hz~110GHzG——喇叭天线增益；由公式(B.7)可知，为了计算天线轴线上(即视轴)的场强，需要确定的量是相对于天线的输入净功率P、天线增益G和距离d₃。s端口2处的入射功率(即P)与端口3处功率计读到的功率P之比是入射功率耦合因子C,,端口2处的反射功率(即P)与端口4处功率计读到的功率P之比是反射功P=CP-C,P(BP——经定向蜗合器输出的入射耦合功率，W:公式(B.8)对于使用高方向性(即至少25dB)的定向耦合器来说是有效的，但如法适用于200MHz~1GHz.同心锥TEGTEM室法头无法进行检定到底板距离b的三分之