文档介绍：电磁场传感器
分流器
利用法拉第效应测电流
利用电光效应测电场
磁场粒子能量分析器
真空电压探测器
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诊断
瞬态电磁场的测量,不仅在脉冲功率方面,而且在高压装置的测量方面也很重要
电磁场的基本参数是E和B,从它们可以求出脉冲电流和电压
传感器的结构和位置,必须不干扰电磁场的测量
采用电容耦合和感应耦合能满足要求,类似的光电耦合也能满足要求
传统的电阻分压器,由于高压绝缘上的缺陷,它的应用范围受到一定的限制
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电磁场传感器
快速变化的电磁场会在传感器中产生电流和电压。本书假定传感器相对于电磁场变化空间足够小。如果电磁场上升时间为τr,传播速度为c,则d<<c τr, d为电磁波传播方向上传感器的长度。
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电磁场传感器
快速变化的电场产生一个位移电流,叠加传导电流上
对于截面为A的理想传感器
电容耦合的基本原理、不注意信号传输线的屏蔽,干扰的电容耦合也可能发生。
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电磁场传感器
变化的磁场在导电线圈里产生电流。如果线圈面积为A,穿过线圈的磁感应强度为B,得线圈里产生的感应电压为
如果磁场均匀分布,得到与磁场垂直、面积为A的线圈上产生的感应电压为
传感器的几何形状直接影响信噪比的大小。
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电磁场传感器
电容耦合传感器
如果场的时间变化足够慢,电容耦合传感器可以简化为包括电流源或电压源,以及负载阻抗的等效电路(如右图)
这里是一个修正项,在RC>>t时可以忽略。是脉冲过程中达到的最大电场强度。
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电磁场传感器
如果要从局部电场强度得到脉冲电压,必须知道电场E(t)和电压U(t)的关系。例如,外径为ra,内径为ri的同轴传输线,当内部电磁场为纯粹的TEM00波时,有
最终得到
对于右图的传输线上的电容耦合传感器可以认为是电容分压器,结果一样:
CE是传感器与接地极之间的电
容,CH是传感器与高压电极间的
电容,且
这里假定CH <<CE
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电磁场传感器
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电磁场传感器
感应耦合
根据法拉第电磁感应定律,闭合回路的感应电压为:
为得到磁场B,需要采用积分电路。
右图为一个带有简单RC积分器的
等效电路。
L是回路电感,R和C分别是积分电阻和电感。则感应电压为:
电磁场传感器
当R>>Lω时(这里ω是脉冲信号傅里叶频谱中最重要的频率),可得:
若将测量时间限制在t<<RC范围内,最终得到:
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