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1、 第， 届全国核电 子学与核探测技术学术年会论文集 P r on g s o f t h e 9 th N a t io n a l C o n f e r e n c e o n N u cl ea r E le c tr o n ic s r V L / V . + P ) 1 / 2 ( 7 ) 其中C , 为包括光电 探测器效率、 光调制器 插入损耗和光纤抓耗在内的转换因子。 式( 7 ) 表明， 高功率的激光光浑、 低半波电压的 光调制器、 较 高的 光电 转换增益可以 提高系统灵敏度. 3 系统工作性能的实验 研究 3 . 1 绷率响应 选用2 h 二 1 5 5 m m ( f
2、2 m m ) 的 天线配 里， 调制 器信 号电 极在l o k H z 下 用H P 4 2 6 3 A侧得电 容为2 . S p F ， 光调翻 器的 频率响应从 直流 到1 . 5 G H z 都是平坦的. 计算出 天线 参数 为: 2 h 二1 5 5 m m ( 0 2 m m ) , C , = 0 . 6 4 3 P F h , = 8 0 . 2 m m 测试时， 在每 个叔率点 上， 调节功 放增 益， 使传 感器处的 场强幅 值均为1 0 0 V / m ， 记 录系 统 翰出幅值， 绘出其预响曲线示于图4 。 谐振点主要是由 于天线与调制器电 极之间的 接触电 感引 起
3、的。 更进一步的 研究表明， 它还 与天线有效长度随预率的 变化有关，. 3 . 2 粗位标定 图5 为2 h = 1 9 5 m m ( 2 m m ) 的 天线配it在小型E M P 模拟器中 用单次脉冲 场进行幅 值 标定的曲 线， 农明 一直 到、1 2 0 0 V / m的范圈 内， 系 统显 示出 较理想 的线性响应. 由于系统输出 幅值大小不仅取决与被侧信号幅 值大小， 而且受每次实侧时 徽光功率、 光纤 2 3 1 抓 耗等因素的直接影响。因此若要给出被侧信号幅值大小， 实脸前必须要进行现场标定， 而每 次 现 场测试 都进行标 准场下的 标定显然是 不便的， 下 面给出 一种
4、无标准场 进行有效标定的 方 法。 侧t位 0 5 . 口( 劝) 翻桩天舰 .扩!护: 如洲 尧互勺.耳低娜 石全 0 0 4 0 0 6 0 0. 的1 0 0 0 翻率A 公七 圈“鱿翻率响应的实脸结果( 翻率拍为幼性 侧度) 3 0 ( 旧 拐盆7 V - - m , 目5 不忱抽出.位标定曲扭 在侧试脉冲信号时， 只需考虑光电 探洲器抽出电 压的交流分t V , ， 由( 7 ) 式可以得出: V L V , / 人( 8 ) . _ ._A盆 . _. _ . _ 二 _ . 式中， 人C , 号 矛为系 统电 压传 抽系致. 一 ，一 ， Zy R 朴，一 ， .平肚“ F4(
5、t ) =VI(t)/A( ， ) 式中， A t 一人 h . a / ( 1 +C L / C . ) 为系统场强传抢系数。 在其体实脸中， 进行福值标定时， 在线性范圈内， 首先根据式( 8 ) 标定出 光电 探洲器物出电 压vr和直接外加在调翻器上的电 压v , 的关系曲 级( 此曲级较方住得到) ， 求出 传翰系效人， 人 与G . P , , t停 有关. 然后 旅可 根据具体 天线 和调侧 粉今盆 计算 求出 场班标定时 的传物系 致人 ， 通过式( 9 ) 推算出 外加场甄大小。 当 式( 8 ) 和式( 9 ) 用分贝衰示时， 分别为 V L ( d B V) .V , (
6、d B V ) 一人( d B ) E ( d B ( V / m) ) 二V , ( d B V ) 一A( d B ): 3 . 3 只教度和动态范圈 式( 1 ) 中变f为P . 和v， 可得 P二书葬山 ( ,rlY- ; - *- C , e in * + ,R ) A V f，甲 曰 ( 1 2 ) 设 探洲 器嗓 声等 效功率N E P , =7 I A P , I , 91 为 调制器 粉出 与 光电 探漪 异之 间的 藕合 效率. 可 以得出: 2 v . NE P . L a v es=一 x1G P , ( 1 3 ) 最大探洲值通过使光电 探洲器达到饱和值P . 的 入
7、射光功率决定: P . 二 P -. 71 . . W V 二 尸 . .P . / 9 口 因此 : 留知 2 V. 甘 P . ( 1 4 ) ( 1 5 ) 这里系统所用调侧答自 然伯t点位于刁4 处， 可以 裕出 V 3 V . / 4 2 3 2 ( 1 6 ) 而 光电 探侧器嗓 声等 效功率N E P . 二 】 p W, P . = 1 . 4 m W 最小灵敏度: V 山= 2 V . “ N E P . 盆。 P , =2 5 . 9 2 mV 、一，一、 . 。 、, AV -,， ，. ， ， n S q : d 3 7 e6 A A , w i H l wn今 0 4
8、 . O on 之 - 、r 曰自 当 使用2 0 c m的 俱极天线时， 对于。 . 5 V / m的 场， 夭线感应电 压为0 . 1 V , 系统是可以 探洲 得到的。 全系统在G T E M小室下实脸标定时， 在2 0 0 M H ， 处( 孩响曲 线平坦区 城) 用l o m光纤 传抽信号. 傲光物出功率为2 . 5 m W时。 可探洲到的 最小场强值为0 . 5 V / m . 3 . 4 光功率依抽关系 传感器输人光功率与光电 探测器的抽出电 压之间关系的实脸曲线示于图6 . 抢入光功率 大小 通过改变徽光器驭动电 流来实现， 驭动电 流始终高于激光器阅 值电 流。 实脸时. G
9、 T E M小 室内 信号叔率为2 0 O M z， 传感器处场甄为l o o t/ / m 。 可以 看出， 光电探浦器抽出电 压谧输人 光功率大小成比 例增加。 这充分表明 增大物入光功率可以 有效地提高系统灵敬度。 袱抑 卜月、侧碑习娜 500i00 卜.、侧理习， s o 1 0 0 1 5 0 2 0 0 、 倪极千天向 长度/ m m 田 系杭输出 与徽光功率大小依技关系曲 故图7 系统抽出 与们极夭幼长度依幼关系曲砚 3 . 5 侣极夭线长度依较关系 系统扮出电 压和侧极天线长度的 关系的 实脸在G T E M小 室内 进行.传感器处场爱为 l 0 0 V / m , 报 率2
10、0 0 M H z , 保持抢入光 功率不 变， 改变 侧极 天线长 度， 侧 试光电 探洲 器抽出. 9 2 结果示于图7 ， 用图3 所示的等效电 路及式( 6 ) 和式( ” 得出的 计算值也示于图7 ， 可以 看出. 侧 盆 值几乎和计算值相同， 传感器翰出电 压与俩极天线长度成线性比 例， 这同 时也表明用图3 所 示棋型是可以解释传感器特出特性的。 3 . 对小型E M T 公拟省 空间 场的侧f 所用小型电 磁脉冲模拟器是我所大型有界波电 滋脉冲模拟器的编比 模型， 工作区尺寸为 0 . 5 m X 0 . 5 m X 0 . S m . 实侧 结 果示于图8 ( a ) , 脉
11、冲 滚为G M F - 4 高压 脉冲 信号 发生器， 俩 极天 线h = 7 0 m m ( f 2 m m ) , 图 中 左为 脉冲 信号位 很波 形， 右为 棋拟 器中 垂 直 脉冲电 场的洲 f波 形。 图8 ( b ) 为二波形的归一化图 形， 可以 着出， 侧f波形和该很彼形非常接近; 这个结果表明， 这 套系统是可以 用来侧t脉冲电磁场的。 2 3 3 祖四曰目口 目，.甘之.食侣 确 . . 声闷 . 声币 .护 . . . 帕 ( 6 ) 归一化故形 . . . 肉 丝.+-三念准t参犷于! 几目. 口. 1 . r.白 ， . 心 朋 2 . 咒协斗二一 ( a ) 实侧
12、波形 左为 饭诬波形， 右为场洲i t 波形 ) 目8 P E M S - 1 电 光式E M P 洲t不枕双指致称冲场洲试彼形 4 结论 一套具有抗电磁千扰能力强、 探头部分无撅化、 经研制出来， 其动态范圈约6 4 d B , 小空间场内的 脉冲电 磁场测t. 体积小等优点的电 光式 撅率响 应约 为I O k H z - 7 0 0 M N z E MP 侧t系统已 ， 可用于复杂电 磁环境下或 . 考 文 欲 彭仲秋. 瞬 变电滋场. 北京: 离等教育出 版社. 1 9 8 9 . M o t o 6 ia a K a n d a . S t a n d a r d p r o b e
13、 , f o r d ec t x o m a g n e t . f i e ld m e e a m e m e m t a , a n d p r o p a g a t io n . 1 9 9 3 . V d . 4 1 ( 1 0 ) , 1 3 4 9 ( 1 3 6 4 . 在卫E飞 hn s a c t io n s . 3系 挽工扭与电 子技术( 辐射加固 原理 和技 术( 专辑) . 1 9 8 1 年月刊， 2 . 2 8 1 - 2 8 4 . D e v e l o p m e n t o f P a s s i v e E l e c t r o - O p t
14、ic E MP E l e c t r i c F i e l d S e n s o r Me Y a n z h a o J i a o J i e Z h e n g Z h e n z i g g ( N a r t h w e n t I n s t i t u t e o f N u c le a r T e c h n o l o g y , P . O . B o x ， . Va n . 7 1 0 0 2 4 ) A s m a ll p a s a ie e d e e w o - o p t ic E M P s e o a o r O v e r f r e q u
15、e n c y r a n g e s e n s o r ca n d e t ec t t h e &W s t r e n 沙 f r o m 0 . 5 V / m t o a b o u t 1 0 U 七m 7 0 0 1V 任 七h a s b e e n . d e v e l o p e d . T h is i t h a s t h e c h a r a c t e r is ti csdw id e - b a nd, 3 0 0 0 V / m . a n d h a s a d y n a m ic r a n g e o f a t l e a s t 6 0 d B . 脚 .悦， 山 a i m a n d b e in g f r e e 王 顺 e a rn卜 u s e d f o r E M P m e a s u r e m e n t 恤Smd V o l n m e 山 e t ro m a g n e t ic i n t e r f e r e n c e . a n d (
