一種光纖場(chǎng)強(qiáng)傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線電計(jì)量領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖場(chǎng)強(qiáng)傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 微波電磁場(chǎng)是空間矢量場(chǎng)，必須對(duì)其進(jìn)行三維測(cè)試才能夠獲得場(chǎng)強(qiáng)的全部信息。 微波電磁場(chǎng)對(duì)人員、設(shè)備均會(huì)造成輻射傷害，因此有必要對(duì)其光電隔離，以實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離信 號(hào)傳輸；由于空間場(chǎng)強(qiáng)大小的不確定性，場(chǎng)強(qiáng)過大或過小引起電子元器件的過載失靈、讀數(shù) 的失準(zhǔn)；光纖場(chǎng)強(qiáng)計(jì)在測(cè)試過程中對(duì)電磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)分布和大小會(huì)產(chǎn)生一定的影響，探頭尺 寸越大，其影響就越大，因此，減小探頭尺寸是提高探測(cè)精度的一個(gè)有效的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種光纖場(chǎng)強(qiáng)傳感器，能夠減小傳感器探頭的尺寸，有效 提尚探測(cè)精度。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0005] 一種光纖場(chǎng)強(qiáng)傳感器，包括探頭、信號(hào)調(diào)理單元、A/D轉(zhuǎn)換模塊、編碼模塊以及電光 轉(zhuǎn)換模塊，其中：
[0006] 所述探頭包括三個(gè)探測(cè)單元，每個(gè)探測(cè)單元均包括設(shè)置在矩形的印制板上的偶極 子天線對(duì)、一個(gè)晶體檢波管和兩條晶體檢波管的信號(hào)輸出線；所述信號(hào)輸出線與印制板的 一條邊平行；所述偶極子天線對(duì)沿同一條直線焊接在晶體檢波管兩端，所述偶極子天線對(duì) 所在直線與所述兩條信號(hào)輸出線成36°角；三塊所述印制板形成正三棱柱，所述正三棱柱 的棱邊與所述信號(hào)輸出線平行；
[0007] 所述三個(gè)探測(cè)單元中的偶極子天線對(duì)分別對(duì)X方向、Y方向和Z方向電磁場(chǎng)強(qiáng)度 的射頻微波信號(hào)進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)單元中的晶體檢波管將電磁場(chǎng)強(qiáng)度的射頻微波信號(hào)轉(zhuǎn)換成 電磁場(chǎng)強(qiáng)度的直流信號(hào)；
[0008] 所述信號(hào)調(diào)理單元接收所述探頭測(cè)得的X方向、Y方向和Z方向電磁場(chǎng)強(qiáng)度的直 流信號(hào)，并將三個(gè)方向的電磁場(chǎng)強(qiáng)度分別進(jìn)行調(diào)理，使得電磁場(chǎng)強(qiáng)度處于A/D轉(zhuǎn)換模塊能 接收的范圍之內(nèi)；
[0009] 所述A/D轉(zhuǎn)換模塊從所述信號(hào)調(diào)理單元接收電磁場(chǎng)強(qiáng)度的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字 信號(hào)，并將該電磁場(chǎng)強(qiáng)度的數(shù)字信號(hào)輸出至所述的編碼模塊；
[0010] 所述編碼模塊將三個(gè)方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼，得到串行的電磁場(chǎng)強(qiáng)度 的編碼信號(hào)；
[0011] 所述電光轉(zhuǎn)換模塊將所述電磁場(chǎng)強(qiáng)度編碼信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，并將該光信號(hào)傳遞 給光纖進(jìn)行傳輸。
[0012] 較佳的，所述偶極子天線對(duì)中的單個(gè)偶極子天線的長(zhǎng)度為8mm至20mm，寬度為 0. 8mm至2_，兩單個(gè)偶極子天線的近端距離為0. 3mm至0. 5mm ;所述晶體檢波管的長(zhǎng)度為 0. 4mm,寬度為 0. 2mm。
[0013] 較佳的，所述編碼模塊選用的芯片型號(hào)為C8051F120, A/D轉(zhuǎn)換模塊包括型號(hào)為 AD7399BRU的A/D轉(zhuǎn)換器以及晶體震蕩器；信號(hào)調(diào)理單元包括三個(gè)相同的信號(hào)調(diào)理模塊，分 別對(duì)所述探頭輸出的X方向、Y方向和Z方向電磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)理。
[0014] 每個(gè)所述信號(hào)調(diào)理模塊均包括：電阻R31~R36,電容C31、電容C48、電容C45、電 容C47、電容C60和電容C49,型號(hào)為AD8253的儀用放大器Y1、型號(hào)為AD822的運(yùn)放跟隨器 Y2 ;所述探頭輸出的一個(gè)方向的電場(chǎng)強(qiáng)度的兩路差分信號(hào)中，其中負(fù)信號(hào)與儀用放大器Yl 的輸入負(fù)端IN-相連，正信號(hào)與儀用放大器Yl的輸入正端IN+相連；所述電阻R32和電容 C21均并聯(lián)在輸入負(fù)端IN-和輸入正端IN+之間；所述輸入負(fù)端IN-接電阻R31與電容C59 的一個(gè)并接端，電阻R31與電容C59的另一個(gè)并接端串聯(lián)電容C45后接正5伏電源；所述輸 入正端IN+接電阻R33與電容C60的一個(gè)并接端，電阻R33與電容C60的另一個(gè)并接端串 聯(lián)電容C47后接負(fù)5伏電源；所述儀用放大器Yl的AO引腳、Al引腳以及WR引腳分別接編 碼模塊的P4. 3引腳、P4. 4引腳以及P4. 0引腳；儀用放大器Yl的輸出端依次串聯(lián)電阻R34 和電阻R35后接運(yùn)放跟隨器Y2的輸入正端+ ;所述儀用放大器Yl的REF輸出端串接電阻 R36后接運(yùn)放跟隨器Y2的輸入正端+;所述儀用放大器Yl的REF輸出端正向串接二極管后 接在所述電阻R34和電阻R35之間；
[0015] 將所述3個(gè)信號(hào)調(diào)理模塊中的所述電阻R34和電阻R35之間引出線分別定義為 L1、L2和L3,所述引出線L1、L2和L3分別接編碼模塊的A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端AIN6、輸入 端AIM和輸入端AIN2 ;所述3個(gè)信號(hào)調(diào)理模塊中的運(yùn)放跟隨器Y2的負(fù)向輸入端分別接其 所在的運(yùn)放跟隨器Y2的輸出端；3個(gè)信號(hào)調(diào)理模塊中的運(yùn)放跟隨器Y2的輸出端分別接A/ D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端AIN5、AIN3和AINl ;
[0016] 所述A/D轉(zhuǎn)換模塊的SCLK引腳接時(shí)鐘同步信號(hào)；MCLK IN引腳和MCLK OUT引腳分 別接晶體振蕩器的輸出端和輸入端
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光纖場(chǎng)強(qiáng)傳感器，其特征在于，包括探頭、信號(hào)調(diào)理單元、A/D轉(zhuǎn)換模塊、編碼模 塊W及電光轉(zhuǎn)換模塊，其中： 所述探頭包括=個(gè)探測(cè)單元，每個(gè)探測(cè)單元均包括設(shè)置在矩形的印制板（4)上的偶極 子天線對(duì)（1)、一個(gè)晶體檢波管（2)和兩條晶體檢波管（2)的信號(hào)輸出線（3);所述信號(hào)輸 出線（3)與印制板（4)的一條邊平行；所述偶極子天線對(duì)（1)沿同一條直線焊接在晶體檢 波管（2)兩端，所述偶極子天線對(duì)（1)所在直線與所述兩條信號(hào)輸出線（3)成36°角；= 塊所述印制板（4)形成正=棱柱，所述正=棱柱的棱邊與所述信號(hào)輸出線（3)平行； 所述S個(gè)探測(cè)單元中的偶極子天線對(duì)（1)分別對(duì)X方向、Y方向和Z方向電磁場(chǎng)強(qiáng)度 的射頻微波信號(hào)進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)單元中的晶體檢波管（2)將電磁場(chǎng)強(qiáng)度的射頻微波信號(hào)轉(zhuǎn) 換成電磁場(chǎng)強(qiáng)度的直流信號(hào)； 所述信號(hào)調(diào)理單元接收所述探頭測(cè)得的X方向、Y方向和Z方向電磁場(chǎng)強(qiáng)度的直流信 號(hào)，并將=個(gè)方向的電磁場(chǎng)強(qiáng)度分別進(jìn)行調(diào)理，使得電磁場(chǎng)強(qiáng)度處于A/D轉(zhuǎn)換模塊能接收 的范圍之內(nèi)； 所述A/D轉(zhuǎn)換模塊從所述信號(hào)調(diào)理單元接收電磁場(chǎng)強(qiáng)度的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)， 并將該電磁場(chǎng)強(qiáng)度的數(shù)字信號(hào)輸出至所述的編碼模塊； 所述編碼模塊將=個(gè)方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼，得到串行的電磁場(chǎng)強(qiáng)度的編 碼信號(hào)； 所述電光轉(zhuǎn)換模塊將所述電磁場(chǎng)強(qiáng)度編碼信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，并將該光信號(hào)傳遞給光 纖進(jìn)行傳輸。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種光纖場(chǎng)強(qiáng)傳感器，其特征在于，所述偶極子天線對(duì)（1)中的 單個(gè)偶極子天線的長(zhǎng)度為8mm至20mm，寬度為0. 8mm至2mm，兩單個(gè)偶極子天線的近端距離 為0. 3mm至0. 5臟。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種光纖場(chǎng)強(qiáng)傳感器，其特征在于，所述晶體檢波管（2)的長(zhǎng)度 為0. 4mm.寬度為0. 2mm。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種光纖場(chǎng)強(qiáng)傳感器，其特征在于，所述編碼模塊選用的巧片 型號(hào)為C8051F120,A/D轉(zhuǎn)換模塊包括型號(hào)為AD7399BRU的A/D轉(zhuǎn)換器W及晶體震蕩器；信 號(hào)調(diào)理單元包括S個(gè)相同的信號(hào)調(diào)理模塊，分別對(duì)所述探頭輸出的X方向、Y方向和Z方向 電磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)理。 每個(gè)所述信號(hào)調(diào)理模塊均包括；電阻R31~R36,電容C31、電容C48、電容C45、電容C47、電容C60和電容C49,型號(hào)為AD8253的儀用放大器Y1、型號(hào)為AD822的運(yùn)放跟隨器Y2 ; 所述探頭輸出的一個(gè)方向的電場(chǎng)強(qiáng)度的兩路差分信號(hào)中，其中負(fù)信號(hào)與儀用放大器Y1的 輸入負(fù)端IN-相連，正信號(hào)與儀用放大器Y1的輸入正端I化相連；所述電阻R32和電容C21 均并聯(lián)在輸入負(fù)端IN-和輸入正端I化之間；所述輸入負(fù)端IN-接電阻R31與電容巧9的 一個(gè)并接端，電阻R31與電容C59的另一個(gè)并接端串聯(lián)電容C45后接正5伏電源；所述輸入 正端I化接電阻R33與電容C60的一個(gè)并接端，電阻R33與電容C60的另一個(gè)并接端串聯(lián) 電容C47后接負(fù)5伏電源；所述儀用放大器Y1的A0引腳、A1引腳W及WR引腳分別接編碼 模塊的P4. 3引腳、P4. 4引腳W及P4. 0引腳；儀用放大器Y1的輸出端依次串聯(lián)電阻R34和 電阻R35后接運(yùn)放跟隨器Y2的輸入正端+ ;所述儀用放大器Y1的服F輸出端串接電阻R36 后接運(yùn)放跟隨器Y2的輸入正端+ ;所述儀用放大器Y1的服F輸出端正向串接二極管后接 在所述電阻R34和電阻R35之間； 將所述3個(gè)信號(hào)調(diào)理模塊中的所述電阻R34和電阻R35之間引出線分別定義為L(zhǎng)1、L2 和L3,所述引出線L1、L2和L3分別接編碼模塊的A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端AIN6、輸入端AIM 和輸入端AIN2 ;所述3個(gè)信號(hào)調(diào)理模塊中的運(yùn)放跟隨器Y2的負(fù)向輸入端分別接其所在的 運(yùn)放跟隨器Y2的輸出端；3個(gè)信號(hào)調(diào)理模塊中的運(yùn)放跟隨器Y2的輸出端分別接A/D轉(zhuǎn)換 模塊的輸出端AIN5、AIN3和AIN1 ; 所述A/D轉(zhuǎn)換模塊的S化K引腳接時(shí)鐘同步信號(hào)；M化KIN引腳和版:LKOUT引腳分別 接晶體振蕩器的輸出端和輸入端；探引腳、RESET引腳、SYNC/P1引腳、RDY引腳、DIN 引腳和D0UT引腳分別接編碼模塊的A14/P5. 6引腳、A14/P5. 5引腳、A14/P5. 4引腳、A14/ P5. 3引腳、A14/P5. 1引腳W及A14/P5. 2引腳；所述AVDD引腳接正電，AINC0M\P0引腳接0 電平；AIN7引腳、AGND引腳、REFIN-引腳和DGND引腳接地，DVDD引腳接正電； 所述編碼模塊的輸出引腳AIN1. 0/A8/P1. 0接電光轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)輸入端； 所述電阻R31~電阻R36的阻值分別為；1MQ、1MQ、1.3MQ、5. 5KQ、9.化Q、化Q;電 容C21、電容C45、電容C47、電容C48、電容C59和電容C60的容值分別為4. 7yF、0. 1yF、 0. 1yF、0. 01yF、0. 47yF和 0. 47yF。
5.如權(quán)利要求4所述的一種光纖場(chǎng)強(qiáng)傳感器，其特征在于，所述電光轉(zhuǎn)換模塊包括電 阻R38、電阻R39、電阻R40、電阻R41、S極管Q1、S極管Q2W及型號(hào)為HFBR-24E2Z的發(fā)光 接頭，其中： 所述S極管Q1的基極串接電阻R38后接所述編碼模塊的編碼信號(hào)輸出端AIN1. 0/A8/P1. 0引腳；S極管Q1的發(fā)射極接正5伏電源，集電極并聯(lián)電阻R39和電阻R41，電阻R39的 另一端接地；電阻R41的另一端接=極管Q2的基極；=極管Q2的發(fā)射極接地，集電極接發(fā) 光接頭的3號(hào)引腳；所述電阻R40的一端接=極管Q1的發(fā)射極，另一端接發(fā)光接頭的6號(hào) 引腳；所述發(fā)光接頭的光信號(hào)輸出端與光纖的輸入端口相連；其中電阻R38、電阻R39、電阻 R40和電阻R41阻值分別為；3. 3KQ、10KQ、510Q和5100。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光纖場(chǎng)強(qiáng)傳感器，利用X、Y、Z三向加載偶極子天線感應(yīng)空間電磁場(chǎng)信號(hào)，其中的傳感器探頭，通過將三對(duì)偶極子天線進(jìn)行斜式正交，比平裝的尺寸更小，因此可減小對(duì)場(chǎng)強(qiáng)探測(cè)的影響，進(jìn)一步提高探測(cè)精度；通過晶體檢波器將射頻微波信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，通過信號(hào)調(diào)理將小信號(hào)放大和大信號(hào)衰減，信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換采集到CPU進(jìn)行處理和編碼，并通過電光轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后由光纖輸出，可以實(shí)現(xiàn)三向射頻微波電磁場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)量，光纖信號(hào)傳輸抗干擾性強(qiáng)；通過采用信號(hào)調(diào)理模塊、編碼模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊互相配合使用，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的放大或衰減，使得信號(hào)在一個(gè)穩(wěn)定的輸出范圍。
【IPC分類】G01R15-24, G01R29-08
【公開號(hào)】CN104793059
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410829902
【發(fā)明人】朱顯明, 朱傳煥, 張恒萍, 唐君, 楊宏雁
【申請(qǐng)人】中國艦船研究設(shè)計(jì)中心
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月26日