一種基于近場陣列探頭的三維電磁輻射掃描裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于近場陣列探頭的三維電磁輻射掃描裝置，包括上位機裝置、控制裝置、三維機械掃描平臺、前置采集裝置和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理裝置。本實用新型的基于近場陣列探頭的三維電磁輻射掃描裝置利用前置采集裝置，可實現(xiàn)掃描空間的磁場分析，可通過上位機得到所掃描三維空間的立體磁場分布圖。
【專利說明】一種基于近場陣列探頭的三維電磁輻射掃描裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型設(shè)計電磁場檢測領(lǐng)域，特別涉及一種基于近場陣列探頭的三維電磁輻射掃描裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，市場上出現(xiàn)的電磁兼容掃描系統(tǒng)大致可分為兩種類型:一種是基于天線陣列的電磁干擾掃描系統(tǒng)，另一種是機械式電磁兼容掃描系統(tǒng)。
[0003]基于天線陣列的電磁干擾掃描系統(tǒng)，如加拿大容向系統(tǒng)科技有限公司推出的EMSCAN，其主要采用天線陣列組成的平板掃描器，再配上頻譜儀、計算機、控制裝置以及相應的軟件構(gòu)成掃描系統(tǒng)。這種掃描系統(tǒng)的優(yōu)點是能一次測量獲取被測物實時的電磁場信息，迅速準確定位電磁干擾源；缺點是平板掃描器由于采用陣列探頭1280個，所以它的成本很高。
[0004]在機械式電磁兼容掃描系統(tǒng)中，普遍采用單探頭移動掃描的方式來采集電磁場值信息，并配置帶動探頭移動的三維支架、三維機械掃描平臺，支持掃描的傳動裝置，頻譜儀、計算機以及相應的配套軟件，如瑞典DeteCtuS公司推出的EMCSCanner。此種裝置采用單探頭實現(xiàn)電磁場掃描，優(yōu)點是成本低，缺點是需要探頭在X、Y軸進行蛇形掃描，所得磁場信息實時性不強，并且掃描過程中探頭移動步長固定；專利CN101750546B提供了一種機械式自適應電磁兼容掃描系統(tǒng)，主要特點是掃描過程中單探頭以自適應步長進行蛇形掃描，與一般的機械式電磁兼容掃描系統(tǒng)相比，掃描效率得到一定的提升，但受單探頭所限，提升空間有限。
[0005]如何有效地提升電磁輻射掃描裝置的掃描效率、提高磁場信息的實時性和控制成本成為亟需解決的一個技術(shù)問題。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型為解決上述問題，提供了一種基于近場陣列探頭的三維電磁輻射掃描裝置，通過上位機控制三維機械掃描平臺帶動陣列探頭移動，利用微波開關(guān)切換陣列探頭來分別采集每一個探頭位置的電磁場值信息，經(jīng)頻譜儀轉(zhuǎn)換后通過LAN接口送入上位機分析得到近場磁場分布圖。
[0007]本實用新型的技術(shù)方案是提供了一種基于近場陣列探頭的三維電磁輻射掃描裝置:包括上位機裝置、控制裝置、三維機械掃描平臺、前置采集裝置、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理裝置，其特征在于:
[0008]上位機裝置的輸入端通過網(wǎng)線與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理裝置的輸出端相連，上位機裝置的輸出端通過串口與控制裝置的輸入端相連；
[0009]控制裝置輸出端一端通過接線端子與三維機械掃描平臺相連，另一端與前端采集裝置中的微波開關(guān)相連；
[0010]前置采集裝置包括微波開關(guān)、陣列探頭和前置放大器；微波開關(guān)的輸入與陣列探頭相連，微波開關(guān)的輸出與前置放大器的輸入端相連；陣列探頭固定于三維機械掃描平臺的三維移動支架上；前置放大器的輸出端與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理裝置的輸入端相連。
[0011]進一步地，所述的上位機裝置包括PC機，其中，PC機通過串口與控制裝置相連。
[0012]進一步地，所述的控制裝置包括以FPGA為核心的控制電路和步進電機驅(qū)動電路。
[0013]進一步地，所述的三維機械掃描平臺包括三維掃描平臺、二維移動支架、步進電機及配套的傳動裝置。
[0014]進一步地，所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理裝置包括頻譜儀，頻譜儀通過LAN接口與上位機相連。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的技術(shù)優(yōu)點與積極效果是:本實用新型的掃描裝置采用陣列探頭(N個探頭組成IXN的探頭陣列)，其成本根據(jù)探頭數(shù)目N控制；掃描方式采用線掃描，提高了掃描速度；采用高速FPGA進行核心控制，減小了掃描過程中的控制耗時；采用高速LAN接口連接數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理裝置與上位機，提高了磁場信息數(shù)據(jù)傳輸速度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型所提出的一種基于近場陣列探頭的三維電磁輻射掃描裝置的原理框圖。
[0017]圖2是本實用新型所提出的前置采集裝置的連接示意圖。
[0018]其中:1-上位機裝置，2-控制裝置，3-三維機械掃描平臺，4-前置采集裝置，5-數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理裝置，6-微波開關(guān)，7-陣列探頭，8-前置放大器。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0020]實施例一，參見圖1所示，本裝置的基于近場陣列探頭的三維電磁輻射掃描裝置包括上位機裝置1、控制裝置2、三維機械掃描平臺3、前置采集裝置4、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理裝置
5。參見圖2所示，前端采集裝置4包括微波開關(guān)6、陣列探頭7及前置放大器8。
[0021 ] 其連接關(guān)系為:
[0022]上位機裝置I的輸入端通過網(wǎng)線與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理裝置5的輸出端相連，上位機裝置I的輸出端通過串口與控制裝置2的輸入端相連；控制裝置2輸出端一端通過接線端子與三維機械掃描平臺3相連，另一端與前端采集裝置4中的微波開關(guān)6相連；前置采集裝置4包括微波開關(guān)6、陣列探頭7和前置放大器8 ;微波開關(guān)6的輸入與陣列探頭7相連，微波開關(guān)6的輸出與前置放大器8的輸入端相連；陣列探頭7固定于三維機械掃描平臺3的三維移動支架上；前置放大器8的輸出端與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理裝置5的輸入端相連。
[0023]作為一個具體的實施例，本實施例的前置采集裝置如圖2所示的，包括微波開關(guān)
6、由20個近場磁場探頭組成的陣列探頭7以及前置放大器8。微波開關(guān)6受控制裝置2控制，選通陣列探頭，使被選通的探頭采集到的磁場數(shù)據(jù)經(jīng)過前置放大器8放大后送入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理裝置5處理。
[0024]具體在本裝置中，所述控制裝置2包括以FPGA為核心的控制電路和步進電機驅(qū)動電路，以實現(xiàn)步進電機的控制、微波開關(guān)的選通切換以及與上位機的通信。所示的三維機械掃描平臺包括步進電機及傳動裝置、三維掃描平臺、二維移動支架、步進電機及配套的傳動>J-U ρ?α裝直。
[0025]本實施例的基于近場陣列探頭的三維電磁輻射掃描裝置，基于電磁兼容測試中近場測試原理，采用20個近場磁場探頭組成探頭陣列進行磁場數(shù)據(jù)采集，通過控制裝置控制步進電機以Imm的分辨率水平移動和上下移動，采集數(shù)據(jù)經(jīng)過放大送入頻譜儀處理，最后由上位機匯總，采用插值算法，得到所掃描空間的三維磁場分布色彩圖。
[0026]所述的上位機裝置包括PC機，其中，PC機通過串口與控制裝置2相連；所述的控制裝置2包括以FPGA為核心的控制電路和步進電機驅(qū)動電路。所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理裝置包括頻譜儀，頻譜儀通過LAN接口與上位機相連。
[0027]其工作原理為:
[0028]上位機通過串口發(fā)出指令到控制裝置，控制裝置根據(jù)指令，切換微波開關(guān)和帶動傳動裝置；傳動裝置由兩個步進電機組成，通過鏈接二維移動支架，分別帶動陣列探頭以1_的分辨率進行水平或垂直方向移動；某個探頭所在位置的磁場信息，由前置放大器放大后送入頻譜儀分析處理得到此點的磁場數(shù)據(jù)；頻譜儀的磁場數(shù)據(jù)經(jīng)過網(wǎng)線送入上位機，其中，頻譜儀與上位機的通信基于虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)(VISA)庫，上位機通過軟件調(diào)用excel2003實現(xiàn)大量磁場數(shù)據(jù)的讀寫與處理；上位機結(jié)合微波開關(guān)的選通控制，根據(jù)用戶軟件界面要求，讀出excel中存儲的某些點的磁場數(shù)據(jù)，進一步采用雙線性插值算法，得到整個掃描平臺的三維磁場分布圖。
[0029]當然，上述說明并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不僅限于上述舉例，本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于近場陣列探頭的三維電磁輻射掃描裝置:包括上位機裝置(I)、控制裝置(2)、三維機械掃描平臺(3)、前置采集裝置(4)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理裝置(5)，其特征在于: 上位機裝置(I)的輸入端通過網(wǎng)線與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理裝置(5)的輸出端相連，上位機裝置(I)的輸出端通過串口與控制裝置(2)的輸入端相連； 控制裝置(2)輸出端一端通過接線端子與三維機械掃描平臺(3)相連，另一端與前端采集裝置(4)中的微波開關(guān)(6)相連； 前置采集裝置⑷包括微波開關(guān)(6)、陣列探頭(7)和前置放大器⑶；微波開關(guān)(6)的輸入與陣列探頭(7)相連，微波開關(guān)(6)的輸出與前置放大器(8)的輸入端相連；陣列探頭(7)固定于三維機械掃描平臺(3)的三維移動支架上；前置放大器(8)的輸出端與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理裝置(5)的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于近場陣列探頭的三維電磁輻射掃描裝置，其特征在于:所述的上位機裝置包括PC機，其中，PC機通過串口與控制裝置(2)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于近場陣列探頭的三維電磁輻射掃描裝置，其特征在于:所述的控制裝置⑵包括以FPGA為核心的控制電路和步進電機驅(qū)動電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于近場陣列探頭的三維電磁輻射掃描裝置，其特征在于:所述的三維機械掃描平臺包括三維掃描平臺、二維移動支架、步進電機及配套的傳動裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于近場陣列探頭的三維電磁輻射掃描裝置，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及處理裝置(5)包括頻譜儀，頻譜儀通過LAN接口與上位機相連。
【文檔編號】G01R29/08GK203941240SQ201420391561
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】王振義, 劉統(tǒng), 張洋, 周長林, 郭仕勇, 徐志堅, 李自雙 申請人:中國人民解放軍信息工程大學