《雷電電磁場傳感器標(biāo)定》

Q/LB.□XXXXX-XXXX圖2所示TEM小室或GTEM小室內(nèi)，連接電源和信號電纜，調(diào)整傳感器空間位置，對于自由場傳感器，置于小室的芯板和外導(dǎo)體的中間位置，對于地面場傳感器，靠近小室的外導(dǎo)體表面；3）調(diào)整傳感器的朝向，使得標(biāo)定場與傳感器極化方向一致；4）開機(jī)預(yù)熱至各設(shè)備的規(guī)定時(shí)間，按照條款6.5所述的頻點(diǎn)調(diào)整連續(xù)波信號源的頻率，調(diào)整信號源的幅度，使得傳感器接收機(jī)的讀數(shù)遠(yuǎn)大于接收機(jī)背景噪聲水平，待讀數(shù)穩(wěn)定后，在每個頻點(diǎn)i處記錄傳感器接收機(jī)收到的電壓Us(i)、場監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測功率PM(i)、功率計(jì)1和2的讀數(shù)PM1(i)和PM2(i)。數(shù)據(jù)處理完成條款7.3.1所述標(biāo)定步驟后，對記錄的數(shù)據(jù)需進(jìn)行處理，步驟如下：1）根據(jù)式（1）~（2），計(jì)算TEM小室或GTEM小室的凈輸入功率，根據(jù)式（3）~（4），計(jì)算第i個頻點(diǎn)處的被測標(biāo)準(zhǔn)電場E(i)或磁感應(yīng)強(qiáng)度B(i)；2）根據(jù)待檢設(shè)備類型，對每個頻點(diǎn)i按照公式（5）~（8）計(jì)算幅頻響應(yīng)：（5）（6）（7）（8）式中，f(i)——頻點(diǎn)i對應(yīng)的頻率，單位為（赫茲/Hz）；Us（i）——傳感器接收機(jī)收到的電壓；B(i)——第i個頻點(diǎn)處的被測標(biāo)準(zhǔn)磁感應(yīng)強(qiáng)度；E(i)——第i個頻點(diǎn)處的被測標(biāo)準(zhǔn)電場E(i)。3）按照如（9）式所示選擇幅頻響應(yīng)的平坦響應(yīng)頻段[f(M),f(N)]，按照（10）式求該頻段內(nèi)幅頻響應(yīng)的算術(shù)平均值作為歸一化幅度：（9）(10)4）將步驟2）得到的幅頻響應(yīng)除以步驟3）得到的歸一化幅度，即得到歸一化幅頻響應(yīng)；5）歸一化幅頻響應(yīng)向高、低頻率方向下降3dB（或下降到歸一化幅度的70.7%）對應(yīng)的頻率記為上、下限截止頻率，上、下限截止頻率的差為-3dB帶寬。幅度響應(yīng)標(biāo)定方法標(biāo)定步驟1）檢查待檢設(shè)備尺寸，對于地平面待檢設(shè)備應(yīng)包含真實(shí)架設(shè)時(shí)的支架；2）在滿足條款6.3尺寸要求的條件下，優(yōu)先選擇條款7.2.1所述的TEM小室標(biāo)定系統(tǒng)；若不滿足TEM小室標(biāo)定尺寸要求，可選擇條款7.2.2或7.2.3所述的平行板或亥姆霍茲線圈標(biāo)定系統(tǒng)；3）將待檢設(shè)備放置于條款7.2.3所述的標(biāo)定場產(chǎn)生裝置內(nèi)，連接電源和信號電纜，調(diào)整傳感器空間位置，對于自由場傳感器，置于小室的芯板和外導(dǎo)體的中間位置，對于地面場傳感器，靠近小室的外導(dǎo)體表面；4）調(diào)整傳感器的朝向，使得標(biāo)定場與傳感器極化方向一致；5）開機(jī)預(yù)熱至各設(shè)備的規(guī)定時(shí)間，選擇傳感器幅頻響應(yīng)平坦響應(yīng)頻段的中值頻率，或是選擇送檢方與標(biāo)定單位共同協(xié)商確定的其它頻點(diǎn)，設(shè)置為連續(xù)波信號源的工作頻率，記為fc；6）將信號源幅度置零，記錄傳感器的零點(diǎn)輸出Uoffset；7）從0開始逐漸增大連續(xù)波信號源的輸出信號幅度，在傳感器輸出信噪比為2時(shí)，記錄待檢設(shè)備輸出信號幅度為最小可分辨電壓Uthr，根據(jù)條款7.2所述的場強(qiáng)計(jì)算方法求取待測標(biāo)準(zhǔn)場強(qiáng)，記為Ethr或Bthr；8）逐漸增大連續(xù)波信號源的輸出信號幅度，記錄傳感器輸出飽和時(shí)的正負(fù)電壓峰值，分別對應(yīng)滿量程輸出上限值U+FS和下限值U-FS；注：步驟8）中由于運(yùn)放電路正負(fù)極性飽和電壓的不同，通常-U-FS≠U+FS，此外，傳感器輸出飽和的判定標(biāo)準(zhǔn)可以通過時(shí)域波形失真分析或頻譜失真分析判別。9）令UM=Min(U+FS,-U-FS)，在傳感器輸出電壓峰值[0.05?UM,0.95?UM]之間均勻取至少11個點(diǎn)（包含該起點(diǎn)和終點(diǎn)），待讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄傳感器輸出電壓U(i)，根據(jù)條款7.2所述的場強(qiáng)計(jì)算方法求取對應(yīng)的待測標(biāo)準(zhǔn)場強(qiáng)E(i)或B(i)。數(shù)據(jù)處理分辨力對于電場和磁場傳感器，條款7.4.1步驟7）記錄的Ethr或Bthr即為傳感器的分辨力；電場變化率和磁場變化率傳感器，傳感器的分辨力為Ethr或Bthr與2πfc的乘積。靈敏度根據(jù)傳感器類型分為2類：1）電場和磁場傳感器電場和磁場傳感器的最小二乘擬合直線方程為或(11)式中，U——傳感器輸出電壓；SE——電場傳感器靈敏度；SB——電場傳感器靈敏度；E——待測標(biāo)準(zhǔn)場強(qiáng)；B——待測標(biāo)準(zhǔn)場強(qiáng)。電磁場傳感器靈敏度的最小二乘擬合類似，以電場為例，計(jì)算公式如（12）式：

（12）式中，m——標(biāo)定點(diǎn)數(shù)。2）電場和磁場變化率傳感器電場和磁場變化率傳感器的最小二乘擬合直線方程為或(13)式中，U——傳感器輸出電壓；SE-Dot——電場變化率率傳感器的靈敏度；SB-Dot——磁場變化率傳感器的靈敏度；電磁場變化率傳感器靈敏度的最小二乘擬合類似，以電場變化率為例，計(jì)算公式如（14）式：

（14）式中，m——標(biāo)定點(diǎn)數(shù)。線性度線性度的計(jì)算按照GB/T18459~2001中的3.8計(jì)算。測量范圍、量程和動態(tài)范圍1）將條款7.4.1步驟8）記錄的U+FS和U-FS分別代入（11）式或（13）式，分別得到測量范圍的上限值和下限值，其中零點(diǎn)輸出Uoffset由條款7.4.1步驟6）中記錄，傳感器靈敏度SE或SB或SE-Dot或SB-Dot根據(jù)條款計(jì)算得到；2）求測量范圍的上限值和下限值的代數(shù)差，得到傳感器的量程；3）如（15）式，將量程除以分辨力（由條款計(jì)算得到）后取對數(shù)，得到動態(tài)范圍。（15）不確定度評定基本要求標(biāo)準(zhǔn)電場或磁場值的不確定度評定依據(jù)GB/T27418-2017執(zhí)行，應(yīng)根據(jù)標(biāo)定系統(tǒng)具體設(shè)置，對影響產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)電磁場的各個不確定度分量分別評估，最后給出擴(kuò)展不確定度結(jié)果。以下分別針對兩類標(biāo)定系統(tǒng)給出了可能的不確定度影響因素，在標(biāo)定報(bào)告中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際標(biāo)定系統(tǒng)設(shè)置，給出具體的不確定度來源和評估結(jié)果。TEM波導(dǎo)和平行板標(biāo)定系統(tǒng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電場和磁場的計(jì)算公式（3）~（4），不確定度的產(chǎn)生來源于靜輸入功率、特征阻抗以及傳感器所在位置處的芯板與外導(dǎo)體的垂直距離的測量。此外，還有其它影響因素，包括：阻抗失配引起的場徑向變化、插入傳感器造成的場擾動等。表2給出了不確定度的影響因素。表2TEM波導(dǎo)和平行板標(biāo)定系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)場不確定度來源序號不確定度影響因素1傳感器的擺放位置2插入傳感器造成的場擾動3功率計(jì)、接收機(jī)的幅度測量精度4特征阻抗實(shí)部測量偏離5衰減器衰減倍數(shù)6雙向定向耦合器的耦合度7場分布的不均勻性8由于端口阻抗失配引起的駐波9芯板與外導(dǎo)體的垂直距離測量10測量重復(fù)性11傳感器夾具的影響12信號源的頻譜純度亥姆霍茲線圈標(biāo)定系統(tǒng)根據(jù)亥姆霍茲線圈中心標(biāo)準(zhǔn)磁場的計(jì)算公式（5），不確定度的產(chǎn)生來源于線圈電流、特征阻抗以及傳感器所在位置處的芯板與外導(dǎo)體的垂直距離的測量。此外，還有其它影響因素，包括：阻抗失配引起的場徑向變化、插入傳感器造成的場擾動等。表3給出了不確定度的影響因素。表3亥姆霍茲線圈標(biāo)定系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)磁場不確定度來源序號不確定度影響因素1傳感器的擺放位置2場分布的不均勻性3線圈幾何尺寸4功率計(jì)、接收機(jī)的幅度測量精度5采樣電阻阻值誤差6芯板與外導(dǎo)體的垂直距離測量7測量重復(fù)性8環(huán)境金屬結(jié)構(gòu)的影響數(shù)據(jù)記錄及標(biāo)定結(jié)果表達(dá)數(shù)據(jù)記錄測試原始記錄格式見附錄A。標(biāo)定報(bào)告標(biāo)定單位應(yīng)當(dāng)出具標(biāo)定報(bào)告，標(biāo)定報(bào)告至少包含以下5部分內(nèi)容：1）標(biāo)定單位信息，包括：名稱、地點(diǎn)和標(biāo)定日期；2）送檢信息，包括：待檢設(shè)備的被測量類型、傳感器類型（自由空間場或地平面場）和標(biāo)定項(xiàng)目信息；待檢設(shè)備的品牌、型號、序列號、附件，對于有多個輸出檔位的，需要明確標(biāo)定檔位的具體情況；3）標(biāo)定系統(tǒng)組成與參數(shù)設(shè)置，包括：標(biāo)定所用的儀器和裝置的連接情況和參數(shù)設(shè)置，待檢設(shè)備在標(biāo)定場產(chǎn)生裝置中的放置位置關(guān)系；4）標(biāo)定測試數(shù)據(jù)，包括：標(biāo)定每個測試點(diǎn)的頻率、幅度以及傳感器響應(yīng)數(shù)據(jù)，標(biāo)定溫度和濕度；5）標(biāo)定結(jié)果及說明，包括：幅度響應(yīng)標(biāo)定結(jié)果的標(biāo)定頻率；標(biāo)定結(jié)果是否包含支架和數(shù)據(jù)接收機(jī)的影響；靈敏度的標(biāo)定結(jié)果應(yīng)該給出擴(kuò)展不確定度和包含因子，以及用于評估計(jì)算的不確定度影響因素。

附件A（資料性）測試原始記錄格式表A1送檢信息登記表待檢設(shè)備信息待檢設(shè)備型號被測量類型□E□B□E-Dot□B-Dot傳感器尺寸支架尺寸是否包含讀出設(shè)備□Y/□N傳感器類型□自由空間場□地平面場標(biāo)定項(xiàng)目信息頻率響應(yīng)□歸一化幅頻響應(yīng)□-3dB帶寬□上限截止頻率□下限截止頻率標(biāo)定頻率范圍上限下限幅度響應(yīng)□靈敏度□分辨力□線性度□測量范圍□量程□動態(tài)范圍送檢人：聯(lián)系方式：

表A2頻率響應(yīng)標(biāo)定原始記錄標(biāo)定時(shí)間標(biāo)定人員溫度相對濕度待檢設(shè)備型號或編號標(biāo)定項(xiàng)目□歸一化幅頻響應(yīng)□-3dB帶寬□上限截止頻率□下限截止頻率標(biāo)定場□TEM小室□GTEM小室產(chǎn)生裝置標(biāo)定系統(tǒng)布局標(biāo)定系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定位置處芯板-外導(dǎo)體垂直距離b衰減器衰減倍數(shù)功放增益雙定向耦器耦合度前向cfwd反向crev外接數(shù)據(jù)接收機(jī)參數(shù)設(shè)置（選填）示波器或數(shù)字化儀采樣率帶寬阻抗垂直分辨率頻譜分析儀靈敏度分辨帶寬動態(tài)范圍安全輸入電平標(biāo)定數(shù)據(jù)記錄序號頻率Us(i)PM(i)PM1(i)PM2(i)E(i)或B(i)記錄：校核：

表A3幅度響應(yīng)標(biāo)定原始記錄

標(biāo)定時(shí)間標(biāo)定人員溫度相對濕度待檢設(shè)備型號或編號標(biāo)定場產(chǎn)生裝置□TEM小室□GTEM小室□亥姆霍茲線圈□平行板標(biāo)定項(xiàng)目標(biāo)定系統(tǒng)布局標(biāo)定系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定位置處TEM/GTEM/平行板芯板-外導(dǎo)體垂直距離b亥姆霍茲線圈半徑r線圈匝數(shù)N衰減器衰減倍數(shù)功放增益雙定向耦器耦合度前向cfwd傳感器滿量程輸出電壓上限值U+FS反向crev下限值U-FS最小可分辨電壓Uthr分辨力Ethr或Bthr標(biāo)定頻率fc環(huán)境噪聲外接數(shù)據(jù)接收機(jī)參數(shù)設(shè)置（選填）示波器或數(shù)字化儀采樣率帶寬阻抗垂直分辨率頻譜分析儀靈敏度分辨帶寬動態(tài)范圍安全輸入電平標(biāo)定數(shù)據(jù)記錄序號U(i)PM(i)PM1(i)PM2(i)E(i)或B(i)記錄：校核：

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