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基于平行板的低频电场标准装置

刘志鹏 林浩宇 吴艳丽 李恩光 张柏林

刘志鹏,林浩宇,吴艳丽,等. 基于平行板的低频电场标准装置[J]. 计量科学与技术,待出版 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0086
引用本文: 刘志鹏,林浩宇,吴艳丽,等. 基于平行板的低频电场标准装置[J]. 计量科学与技术,待出版 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0086
LIU Zhipeng, LIN Haoyu, WU Yanli, LI Enguang, ZHANG Bolin. Low-Frequency Electric Field Standard Based on Parallel Plates[J]. Metrology Science and Technology. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0086
Citation: LIU Zhipeng, LIN Haoyu, WU Yanli, LI Enguang, ZHANG Bolin. Low-Frequency Electric Field Standard Based on Parallel Plates[J]. Metrology Science and Technology. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0086

基于平行板的低频电场标准装置

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0086
基金项目: 复杂信号场强计量关键技术(2021YFF0600303)。
详细信息
    作者简介:

    刘志鹏(1998-),中国计量科学研究院在读研究生,研究方向:场强计量,邮箱:liuzp@nim.ac.cn

    通讯作者:

    林浩宇(1986-),中国计量科学研究院副研究员,研究方向:场强及电磁兼容计量技术研究、场强标准装置研制,邮箱:linhy@nim.ac.cn

Low-Frequency Electric Field Standard Based on Parallel Plates

  • 摘要: 由于各厂家生产的探头参差不齐,不同探头的性能也不尽相同,电场标准装置的研制就显得尤为重要。为了满足低频高场强电场探头的校准要求,采用平行板法研制了一套低频电场标准装置。装置由两块边长1 m,板间距0.5 m的方形铝板组成。频率范围为DC~10 kHz,电场强度范围为0~3000 V/m。通过理论分析、软件仿真和测量实验,研究了边缘效应、极板材料、结构形状、工作频率等因素对平行板产生标准电场的影响,并进行了不确定度评定。提出了新的测量模型,并对极板电压、极板间距、平行板内场均匀性、探头夹具、探头对准、平行板有限尺寸和探头影响七个因素导致的不确定度分量分别进行了评定,得到扩展不确定度为U=6.84%(k=2)。结果表明,研制的电场标准装置能够满足低频电场探头的校准要求。
  • 图  1  低频电场标准系统原理图

    Figure  1.  Schematic diagram of low frequency field strength calibration system

    图  2  平行板横截面图

    Figure  2.  Cross section of the parallel plates

    图  3  不同形状极板的场强分布

    Figure  3.  Field strength distribution of different shape plates

    图  4  方形板在10 kHz频率下电场分布图

    Figure  4.  Field strength distribution of square plate at 100 kHz

    图  5  电场探头测试实验

    Figure  5.  Electric field probe test experiment

    图  6  方位角偏移测量图

    Figure  6.  Azimuth offset measurement diagram

    图  7  俯仰角偏移测量图

    Figure  7.  Pitch angle offset measurement diagram

    图  8  极化角偏移测量图

    Figure  8.  Polarization angle offset measurement diagram

    图  9  引入探头实验图

    Figure  9.  Introduce probe test diagram

    表  1  EHP-50F探头实验测量结果

    Table  1.   equency field strength standard

    频率Hz 理论场值V/m 测量结果V/m 校准因子/
    50 80 80.33 1.00
    50 200 200.8 1.00
    50 3000 2994 1.00
    100 80 80.39 1.00
    500 80 79.01 1.01
    1000 80 79.32 1.01
    2000 80 79.28 1.01
    5000 80 79.16 1.01
    10000 80 79.29 1.01
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    表  2  低频场强标准装置的不确定度分量汇总表

    Table  2.   Uncertainty components for low-frequency field strength standard

    不确定度来源分布包含因子灵敏系数相对不确定度分量
    电压表示值0.00090正态210.0450%
    极板间距0.0070正态2-10.350%
    场分布的不均匀性0.027均匀$ \sqrt{3} $11.58%
    探头夹具0.025均匀$ \sqrt{3} $11.43%
    探头对准0.025均匀$ \sqrt{3} $11.45%
    极板有限尺寸0.00070均匀$ \sqrt{3} $10.0400%
    探头引入0.038均匀$ \sqrt{3} $12.22%
    相对合成标准不确定度3.42%
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-03-15
  • 录用日期:  2024-04-10
  • 修回日期:  2024-05-29
  • 网络出版日期:  2024-06-07

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