技术摘要：
本发明公开了一种变上升沿宽脉冲电场环境下监控系统电磁环境效应试验方法，该方法利用陡化电感、调节电感和低感短路线配合脉冲陡化装置，实现辐射场上升沿从ns量级连续调整至μs量级；利用灵敏度自校准电场探头、电场数据自动采集分析软件解决该电场波形上升沿和脉宽的 全部
背景技术：
实用新型专利ZL201820312470.5《一种快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置》 中提出了一种上升沿可调的宽脉冲强电场模拟装置，可产生0～50ns范围内可调的脉冲上 升沿和毫秒级脉宽的强电场波形。然而，此设备上升沿的模拟范围过窄，对于低频电场（上 升沿在几百ns至μs）此设备尚需改进。另外，该设备产生的波形的上升沿与脉宽存在几个数 量级的差距，考虑目前通用电场探头和示波器的测试能力，无法利用一套电场探头和示波 器同时实现上升沿和脉宽的精确测试，实际使用过程中，该模拟装置的波形测试和分析方 法是一个急需解决的问题。 发明专利ZL201510020231.3《有界波环境下电子设备电磁环境效应实验方法》中 对有界波电场模拟器电子设备电磁环境效应实验方法和步骤进行了规范，划分了设备不同 试验区域，但是该专利未对试验进行中不同区域的场强如何测试进行规定：若采用场强探 头与设备同时测试的方法，设备的存在将对场强探头测试场波形产生非常大的影响，导致 测试数据不准确；若直接按不同高度进行场强换算，专利中又没有给出具体的操作方法和 要求。 监控系统包含硬盘录像机、显示屏、视频摄像头、网线等设备，其在工程中常用来 对工程内部环境或设备运行情况的监控和记录，为整个工程的正常运行提供保障。但其耦 合通道的多样性也使得该系统极易受到电磁干扰或损伤。现有公开文献中鲜有对监控系统 电磁干扰或损伤的研究报道，其试验要求、方法和步骤也尚未具体规范。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种变上升沿（从纳秒量级连续可调至微秒量 级）宽脉冲电场环境下监控系统电磁环境效应试验方法，该试验方法实现辐射场上升沿从 ns量级连续调整至μs量级，并且能够确保低频宽脉冲电场环境下监控系统电磁环境效应测 试的规范性和合理性，可提高监控系统电磁环境效应测试的准确性。 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种变上升沿宽脉冲电场环 境下监控系统电磁环境效应试验方法，其特征在于包括以下步骤： （1）按需求选定监控系统连接方式和具体置于试验区域的受试设备，将受试设备置于 木质放置台上，设置受试设备正对辐射场来波方向，保持网线为垂直放置（若有网线），模拟 辐射波垂直极化下的辐照状态，此时记为状态（j=1），不断调整改变辐射场的场强幅值和上 升沿，利用测量探头进行辐射场参数的实时测试，依次进行不同幅值、不同上升沿条件下的 辐照试验，观察受试设备的效应现象，记录受试设备受干扰时所对应的最低场强峰值和对 4 CN 111551814 A 说 明 书 2/8 页 应的上升沿值； （2）保持步骤（1）中的设备相对状态不变，整体移动受试设备侧对来波方向，此时状态 记为（j=1），按步骤（1）中方式开展辐照试验，记录受试设备受干扰时所对应的最低场强峰 值和对应的上升沿值； （3）保持步骤（1）中的设备相对状态不变，整体移动受试设备背对来波方向，此时状态 记为（j=1），按步骤（1）中方式开展辐照试验，记录受试设备受干扰时所对应的最低场强峰 值和对应的上升沿值； （4）根据步骤（1）中的设置，将所有受试设备倒放，模拟水平极化情况，此时记为状态（j =1），按步骤（1）中方式开展辐照辐照试验，记录受试设备受干扰时所对应的最低场强峰值 和对应的上升沿值； （5）保持步骤（4）中的设备相对状态不变，整体移动受试设备侧对来波方向，此时状态 记为（j=1），按步骤（4）中方式开展辐照辐照试验，记录受试设备受干扰时所对应的最低场 强峰值和对应的上升沿值； （6）保持步骤（4）中的设备相对状态不变，整体移动受试设备背对来波方向，此时状态 记为（j=1），按步骤（4）中方式开展辐照辐照试验，记录受试设备受干扰时所对应的最低场 强峰值和对应的上升沿值； （7）按照步骤（1）~（6）所确定的受试设备的最敏感受试姿态，改变受试设备工作条件 （如连接线长度、连接方式等，或者利用屏蔽箱或钢管对受试设备中不同部分依次进行屏 蔽），此时工作状态的改变通过改变下标（j=2,3……n）来表征，按照步骤（1）中的方式确定 不同设置状态下设备的干扰效应规律以及受干扰时所对应的最低场强峰值和对应的上升 沿值； （8）选取步骤（1）~（7）中最低的场强峰值和对应的上升沿作为该样本的干扰阈值，按照 其对应的受试状态设置受试设备，依次进行不同幅值、不同上升沿条件下的辐照试验，观察 其对损伤效应结果的影响，记录下其出现损伤时所对应的最低场强峰值和上升沿，即为受 试设备的损伤阈值； （9）更换样本，重复步骤（1）~（8）； （10）综合比较分析步骤（1）~（9）所记录下的试验现象和试验数据，确定变上升沿宽脉 冲电场对监控系统的干扰/损伤阈值范围。 在上述试验方案的基础上，所述步骤（1）~（9）中，每种状态下的重复试验次数不得 少于3次。 在上述试验方案的基础上，所述步骤（1）中辐射场测量探头包括两套同性能电场 探头，一套为置于测试区固定不动的电场探头，另一套是根据受试设备拟置试验区域放置 的电场探头。 在上述试验方案的基础上，所述电场探头为两个具有灵敏度自校准功能的探头， 两个电场探头放置于测试区木质放置台上，利用监控摄像头观察试验场区试验场景和设备 具体试验现象，两个探头配合电场数据自动采集分析工具，实现对电场波形上升沿和脉宽 的同时测试和分析。 在上述试验方案的基础上，所述电场探头经光纤进行信号传输，光信号传入光电 转换模块后输出电信号，光电转换模块输出端通过同轴线连接示波器，将电信号传入示波 5 CN 111551814 A 说 明 书 3/8 页 器，工控机通过GPIB连接线实时读取示波器测试数据，并将测试结果显示在电场数据自动 采集分析工具的显示界面上。 在上述试验方案的基础上，所述的辐照试验中采用变上升沿宽脉冲电场模拟器产 生辐射场，该装置包括脉冲发生器系统、脉冲陡化装置和辐射线结构，脉冲发生器系统输出 与脉冲陡化装置连接，脉冲陡化装置与辐射线结构相连，所述脉冲陡化装置包括陡化脉冲 电容器和陡化输出开关，陡化脉冲电容器与脉冲发生器系统之间串接调节电感，陡化输出 开关和辐射线结构之间串接陡化电感。 在上述试验方案的基础上，所述低感短路线电感小于500nH, 低感短路线连接在 陡化输出开关两端进行开关短路。 在上述试验方案的基础上，所述陡化电感和调节电感用高压线绕制而成，可根据 需求绕制成系列不同电感值的电感，以配合得到不同的辐射场上升沿。 在上述试验方案的基础上，所述受试设备包括摄像头、交换机、硬盘录像机、电光 转换模块、光电装换模块、显示器，根据试验需求摄像头有如下三种连接方式：1：摄像 头——电光转换模块——光电转换模块——交换机——硬盘录像机——显示器；2：摄像 头——交换机——硬盘录像机——显示器； 3：摄像头——硬盘录像机——显示器。 在上述试验方案的基础上，所述试验区域可放置受试设备中的一个或多个。 采用上述技术方案所产生的有益效果在于： （1）本发明中利用陡化电感、调节电感和低感短路线配合脉冲陡化装置,对专利 ZL201820312470.5 《一种快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置》中提出的电场模拟装置 进行改进，可实现辐射场上升沿从ns量级连续调整至μs量级； （2）本发明中利用两套灵敏度自校准电场探头和电场数据自动采集分析软件解决辐射 电场波形上升沿和脉宽的同时测试和分析问题； （3）本发明中利用空场线性校准方法解决有界波模拟器不同区域试验场强和上升沿标 定问题，可减小测试探头对受试设备环境场强的影响，提高场强测试准确度； （4）本发明中所述的变上升沿宽脉冲电场环境下监控系统电磁环境效应试验方法和操 作步骤，能够确保变上升沿宽脉冲电场环境下监控系统电磁环境效应测试的规范性和合理 性，可提高监控系统电磁环境效应测试的准确性。本发明具有条理清晰、针对性强和易于实 现等优点。 附图说明 图1是本发明中变上升沿宽脉冲电场模拟器脉冲陡化装置布置示意图； 图2是电场测量探头连接图； 图3是有界波模拟器试验区域划分示意图； 图4是试验设备布置示意图； 图5是试验设备具体连接示意图； 图中：1、脉冲发生器系统；2、脉冲陡化装置；3、辐射线结构；4、陡化脉冲电容器；5、陡化 输出开关；6、调节电感；7、低感短路线；8、陡化电感；9、工控机；10、示波器；11、光电转换模 块；12、电场探头一；13、电场探头二；14、双模光纤；15、GPIB连线；16、同轴线；17、受试设备； 18、木质放置台；19、终端负载；20、监控摄像头；21、辐射源；22、屏蔽测量间；23、辐射源控制 6 CN 111551814 A 说 明 书 4/8 页 系统；24、受试设备控制与监控系统；25、受试设备控制线；26、交换机；27、显示器；28、硬盘 录像机；29、电光转换模块；30、摄像头；31、网线；32、无线通信。
本发明公开了一种变上升沿宽脉冲电场环境下监控系统电磁环境效应试验方法，该方法利用陡化电感、调节电感和低感短路线配合脉冲陡化装置，实现辐射场上升沿从ns量级连续调整至μs量级；利用灵敏度自校准电场探头、电场数据自动采集分析软件解决该电场波形上升沿和脉宽的 全部
背景技术：
实用新型专利ZL201820312470.5《一种快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置》 中提出了一种上升沿可调的宽脉冲强电场模拟装置，可产生0～50ns范围内可调的脉冲上 升沿和毫秒级脉宽的强电场波形。然而，此设备上升沿的模拟范围过窄，对于低频电场（上 升沿在几百ns至μs）此设备尚需改进。另外，该设备产生的波形的上升沿与脉宽存在几个数 量级的差距，考虑目前通用电场探头和示波器的测试能力，无法利用一套电场探头和示波 器同时实现上升沿和脉宽的精确测试，实际使用过程中，该模拟装置的波形测试和分析方 法是一个急需解决的问题。 发明专利ZL201510020231.3《有界波环境下电子设备电磁环境效应实验方法》中 对有界波电场模拟器电子设备电磁环境效应实验方法和步骤进行了规范，划分了设备不同 试验区域，但是该专利未对试验进行中不同区域的场强如何测试进行规定：若采用场强探 头与设备同时测试的方法，设备的存在将对场强探头测试场波形产生非常大的影响，导致 测试数据不准确；若直接按不同高度进行场强换算，专利中又没有给出具体的操作方法和 要求。 监控系统包含硬盘录像机、显示屏、视频摄像头、网线等设备，其在工程中常用来 对工程内部环境或设备运行情况的监控和记录，为整个工程的正常运行提供保障。但其耦 合通道的多样性也使得该系统极易受到电磁干扰或损伤。现有公开文献中鲜有对监控系统 电磁干扰或损伤的研究报道，其试验要求、方法和步骤也尚未具体规范。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种变上升沿（从纳秒量级连续可调至微秒量 级）宽脉冲电场环境下监控系统电磁环境效应试验方法，该试验方法实现辐射场上升沿从 ns量级连续调整至μs量级，并且能够确保低频宽脉冲电场环境下监控系统电磁环境效应测 试的规范性和合理性，可提高监控系统电磁环境效应测试的准确性。 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种变上升沿宽脉冲电场环 境下监控系统电磁环境效应试验方法，其特征在于包括以下步骤： （1）按需求选定监控系统连接方式和具体置于试验区域的受试设备，将受试设备置于 木质放置台上，设置受试设备正对辐射场来波方向，保持网线为垂直放置（若有网线），模拟 辐射波垂直极化下的辐照状态，此时记为状态（j=1），不断调整改变辐射场的场强幅值和上 升沿，利用测量探头进行辐射场参数的实时测试，依次进行不同幅值、不同上升沿条件下的 辐照试验，观察受试设备的效应现象，记录受试设备受干扰时所对应的最低场强峰值和对 4 CN 111551814 A 说 明 书 2/8 页 应的上升沿值； （2）保持步骤（1）中的设备相对状态不变，整体移动受试设备侧对来波方向，此时状态 记为（j=1），按步骤（1）中方式开展辐照试验，记录受试设备受干扰时所对应的最低场强峰 值和对应的上升沿值； （3）保持步骤（1）中的设备相对状态不变，整体移动受试设备背对来波方向，此时状态 记为（j=1），按步骤（1）中方式开展辐照试验，记录受试设备受干扰时所对应的最低场强峰 值和对应的上升沿值； （4）根据步骤（1）中的设置，将所有受试设备倒放，模拟水平极化情况，此时记为状态（j =1），按步骤（1）中方式开展辐照辐照试验，记录受试设备受干扰时所对应的最低场强峰值 和对应的上升沿值； （5）保持步骤（4）中的设备相对状态不变，整体移动受试设备侧对来波方向，此时状态 记为（j=1），按步骤（4）中方式开展辐照辐照试验，记录受试设备受干扰时所对应的最低场 强峰值和对应的上升沿值； （6）保持步骤（4）中的设备相对状态不变，整体移动受试设备背对来波方向，此时状态 记为（j=1），按步骤（4）中方式开展辐照辐照试验，记录受试设备受干扰时所对应的最低场 强峰值和对应的上升沿值； （7）按照步骤（1）~（6）所确定的受试设备的最敏感受试姿态，改变受试设备工作条件 （如连接线长度、连接方式等，或者利用屏蔽箱或钢管对受试设备中不同部分依次进行屏 蔽），此时工作状态的改变通过改变下标（j=2,3……n）来表征，按照步骤（1）中的方式确定 不同设置状态下设备的干扰效应规律以及受干扰时所对应的最低场强峰值和对应的上升 沿值； （8）选取步骤（1）~（7）中最低的场强峰值和对应的上升沿作为该样本的干扰阈值，按照 其对应的受试状态设置受试设备，依次进行不同幅值、不同上升沿条件下的辐照试验，观察 其对损伤效应结果的影响，记录下其出现损伤时所对应的最低场强峰值和上升沿，即为受 试设备的损伤阈值； （9）更换样本，重复步骤（1）~（8）； （10）综合比较分析步骤（1）~（9）所记录下的试验现象和试验数据，确定变上升沿宽脉 冲电场对监控系统的干扰/损伤阈值范围。 在上述试验方案的基础上，所述步骤（1）~（9）中，每种状态下的重复试验次数不得 少于3次。 在上述试验方案的基础上，所述步骤（1）中辐射场测量探头包括两套同性能电场 探头，一套为置于测试区固定不动的电场探头，另一套是根据受试设备拟置试验区域放置 的电场探头。 在上述试验方案的基础上，所述电场探头为两个具有灵敏度自校准功能的探头， 两个电场探头放置于测试区木质放置台上，利用监控摄像头观察试验场区试验场景和设备 具体试验现象，两个探头配合电场数据自动采集分析工具，实现对电场波形上升沿和脉宽 的同时测试和分析。 在上述试验方案的基础上，所述电场探头经光纤进行信号传输，光信号传入光电 转换模块后输出电信号，光电转换模块输出端通过同轴线连接示波器，将电信号传入示波 5 CN 111551814 A 说 明 书 3/8 页 器，工控机通过GPIB连接线实时读取示波器测试数据，并将测试结果显示在电场数据自动 采集分析工具的显示界面上。 在上述试验方案的基础上，所述的辐照试验中采用变上升沿宽脉冲电场模拟器产 生辐射场，该装置包括脉冲发生器系统、脉冲陡化装置和辐射线结构，脉冲发生器系统输出 与脉冲陡化装置连接，脉冲陡化装置与辐射线结构相连，所述脉冲陡化装置包括陡化脉冲 电容器和陡化输出开关，陡化脉冲电容器与脉冲发生器系统之间串接调节电感，陡化输出 开关和辐射线结构之间串接陡化电感。 在上述试验方案的基础上，所述低感短路线电感小于500nH, 低感短路线连接在 陡化输出开关两端进行开关短路。 在上述试验方案的基础上，所述陡化电感和调节电感用高压线绕制而成，可根据 需求绕制成系列不同电感值的电感，以配合得到不同的辐射场上升沿。 在上述试验方案的基础上，所述受试设备包括摄像头、交换机、硬盘录像机、电光 转换模块、光电装换模块、显示器，根据试验需求摄像头有如下三种连接方式：1：摄像 头——电光转换模块——光电转换模块——交换机——硬盘录像机——显示器；2：摄像 头——交换机——硬盘录像机——显示器； 3：摄像头——硬盘录像机——显示器。 在上述试验方案的基础上，所述试验区域可放置受试设备中的一个或多个。 采用上述技术方案所产生的有益效果在于： （1）本发明中利用陡化电感、调节电感和低感短路线配合脉冲陡化装置,对专利 ZL201820312470.5 《一种快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置》中提出的电场模拟装置 进行改进，可实现辐射场上升沿从ns量级连续调整至μs量级； （2）本发明中利用两套灵敏度自校准电场探头和电场数据自动采集分析软件解决辐射 电场波形上升沿和脉宽的同时测试和分析问题； （3）本发明中利用空场线性校准方法解决有界波模拟器不同区域试验场强和上升沿标 定问题，可减小测试探头对受试设备环境场强的影响，提高场强测试准确度； （4）本发明中所述的变上升沿宽脉冲电场环境下监控系统电磁环境效应试验方法和操 作步骤，能够确保变上升沿宽脉冲电场环境下监控系统电磁环境效应测试的规范性和合理 性，可提高监控系统电磁环境效应测试的准确性。本发明具有条理清晰、针对性强和易于实 现等优点。 附图说明 图1是本发明中变上升沿宽脉冲电场模拟器脉冲陡化装置布置示意图； 图2是电场测量探头连接图； 图3是有界波模拟器试验区域划分示意图； 图4是试验设备布置示意图； 图5是试验设备具体连接示意图； 图中：1、脉冲发生器系统；2、脉冲陡化装置；3、辐射线结构；4、陡化脉冲电容器；5、陡化 输出开关；6、调节电感；7、低感短路线；8、陡化电感；9、工控机；10、示波器；11、光电转换模 块；12、电场探头一；13、电场探头二；14、双模光纤；15、GPIB连线；16、同轴线；17、受试设备； 18、木质放置台；19、终端负载；20、监控摄像头；21、辐射源；22、屏蔽测量间；23、辐射源控制 6 CN 111551814 A 说 明 书 4/8 页 系统；24、受试设备控制与监控系统；25、受试设备控制线；26、交换机；27、显示器；28、硬盘 录像机；29、电光转换模块；30、摄像头；31、网线；32、无线通信。
