Измерения ЭДС — это измерения окружающих (окружающих) электромагнитных полей , которые выполняются с использованием определенных датчиков или зондов, таких как измерители ЭДС. Эти зонды в целом можно рассматривать как антенны, хотя и с разными характеристиками. Фактически, зонды не должны возмущать электромагнитное поле и должны максимально предотвращать связь и отражение, чтобы получить точные результаты. Существует два основных типа измерений ЭДС:
Зонды ЭМП могут реагировать на поля только по одной оси или могут быть трехосными, показывая компоненты поля сразу в трех направлениях. Усиленные активные датчики могут повысить точность и чувствительность измерений, но их активные компоненты могут ограничивать скорость их реакции.
Измерения ЭДС производятся с помощью датчика электронного поля или датчика H-поля, который может быть изотропным или одноосным, активным или пассивным. Моноаксиальный всенаправленный зонд — это устройство, которое воспринимает электрическое ( короткий диполь ) или магнитное поле, линейно поляризованное в заданном направлении.
Использование одноосного зонда подразумевает необходимость проведения трех измерений с установкой оси датчика в трех взаимно ортогональных направлениях в конфигурации X, Y, Z. Например, его можно использовать в качестве зонда, который измеряет 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 ( справа ). Это позволяет получить правильную общую амплитуду поля в виде
или, в случае магнитного поля
Изотропный (трехосный) датчик упрощает процедуру измерения , поскольку общее значение поля определяется тремя измерениями, выполняемыми без изменения положения датчика: это обусловлено геометрией устройства, которое состоит из трех независимых широкополосных чувствительных элементов, расположенных ортогонально друг другу. . На практике выходная мощность каждого элемента измеряется в течение трех последовательных временных интервалов, предполагая, что компоненты поля стационарны во времени.
Измеритель ЭДС — это научный прибор для измерения электромагнитных полей (сокращенно ЭДС). Большинство измерителей измеряют плотность потока электромагнитного излучения ( поля постоянного тока ) или изменение электромагнитного поля с течением времени ( поля переменного тока), по сути, так же, как радиоантенна, но с совершенно другими характеристиками обнаружения.
Двумя крупнейшими категориями являются одноосные и трехосные. Одноосные измерители дешевле трехосных, но для выполнения съемки требуется больше времени, поскольку измеритель измеряет только одно измерение поля. Одноосные инструменты необходимо наклонять и поворачивать по всем трем осям, чтобы получить полное измерение. Трехосный измеритель измеряет все три оси одновременно, но эти модели, как правило, более дорогие.
Электромагнитные поля могут создаваться переменным током или постоянным током . Измеритель ЭДС может измерять электромагнитные поля переменного тока, которые обычно излучаются искусственными источниками, такими как электропроводка, в то время как гауссметры или магнитометры измеряют поля постоянного тока, которые естественным образом возникают в геомагнитном поле Земли и излучаются другими источниками, где присутствует постоянный ток.
Поскольку большинство электромагнитных полей, с которыми сталкиваются в повседневных ситуациях, генерируются бытовыми или промышленными приборами, большинство доступных измерителей ЭДС откалиброваны для измерения переменных полей частотой 50 и 60 Гц ( частота сетевого электричества в Европе и США ). Существуют и другие измерители, которые могут измерять переменные поля с частотой всего 20 Гц, однако они, как правило, намного дороже и используются только для конкретных исследовательских целей.
Активные датчики — это чувствительные устройства, содержащие активные компоненты; обычно это решение позволяет провести более точное измерение пассивных компонентов. Фактически пассивная приемная антенна собирает энергию измеряемого электромагнитного поля и передает ее на разъем радиочастотного кабеля. Затем этот сигнал поступает на анализатор спектра, но характеристики поля могут быть каким-то образом изменены наличием кабеля, особенно в условиях ближнего поля .
С другой стороны, эффективным решением является передача на оптический носитель составляющей электрического (или магнитного) поля, измеренной активным зондом. Основными компонентами системы являются приемная электрооптическая антенна, способная передавать на оптическом носителе пойманную отдельную составляющую электрического (или магнитного) поля и возвращать ее в виде электрического сигнала на выходной порт. оптоэлектрического преобразователя.
Модулированная оптическая несущая передается по оптоволокну на преобразователь, который извлекает модулирующий сигнал и преобразует его обратно в электрический сигнал. Полученный таким образом электрический сигнал можно затем отправить на анализатор спектра с помощью обычного радиочастотного кабеля сопротивлением 50 Ом.
Изотропное отклонение при измерениях ЭДС — это параметр, который описывает точность измерения напряженности поля независимо от ориентации зонда. Если поле получено тремя измерениями в ортогональной конфигурации X , Y , Z в виде:
достаточным условием для того, чтобы выражение было верным для каждых трех ортогональных координат ( X , Y , Z ), является то, чтобы диаграмма направленности зонда была как можно ближе к идеальной диаграмме направленности короткого диполя , называемой sin θ :
где A — функция частоты. Разница между идеальной диаграммой направленности диполя и реальной диаграммой направленности зонда называется изотропным отклонением .
Библиография
