一种手持式雷达吸波涂料反射率现场测量仪的制作方法

本实用新型涉及吸波涂料反射率测量领域，特别是涉及一种手持式雷达吸波涂料反射率现场测量仪，其符合人体工程学设计，便于携带和使用。

背景技术：

雷达波吸收涂料（简称吸波涂料）主要用于涂敷在武器装备表面，用于吸收照射到物体表面的雷达电磁波的能量，从而减小物体表面对电磁波的反射。吸波涂料吸收电磁波的能力通过吸波涂料的反射率来衡量，在“GJB_2038-1994_雷达吸波材料反射率测试方法”中规定，可以在实验室中通过测量一面涂敷有吸波涂料的标准金属平板试验样件的手段来评估吸波涂料的反射率，主要的测量方法有远场RCS法、弓形法和样板空间平移法。对于已经涂敷在物体（例如各种雷达波隐身武器装备）表面的吸波材料，一方面由于无法拆除（拆除即破坏），另一方面由于喷涂吸波涂料的表面大多为非平面，没有办法在实验室中进行测量，只能通过专门的吸波涂料反射率现场测试仪对其吸波性能进行检测评估。

针对现场测量的需求，目前主要涉及两类测量设备或方法，一种是公开号为CN202256192U中提到的采用矢量网络分析仪、电压反射计等一类现成仪表作为微波信号发射、接收、处理的测量终端，信号端口连接一根微波电缆，微波电缆的另外一头终端连接一个天线或开口波导等器件作为探头，用微波探头贴在被测吸波涂料上，测量涂料反射率，如图1所示。这种方法由于探头与测试仪器主机之间通过一根微波电缆连接，在实际应用上具有较多缺点：微波电缆对微波信号具有损耗效果，并且频率越高，损耗越大，因此测试仪主机与微波探头之间的连接电缆的长度受到限制，只能将仪表、电缆、及探头等整体抱着去进行测量，非常不方便;每一个探头只能工作在一个特定的频段，进行其他频段的测量时，需要更换微波探头,在更换不同频段的微波探头时，需要反复拆装微波电缆，微波电缆很容易由于磨损而导致性能下降，增大对微波信号的损耗，从而造成测量误差;测量时，探头需要在被测物体的多个位置上进行测量，操作者需要拿着设备在较大范围内移动，而微波信号从测试仪主机发出，通过微波电缆传输到探头，由于微波信号的波长很短，微波电缆的弯曲变形会对微波信号的相位造成较大影响，由于校准误差造成反射率测试范围限制在0~-14dB以内，并且测量误差较大，测量稳定性很差。

另一种设备是本申请发明人提交的申请号为2012102904124的申请中提出的一种用于吸波涂料反射率性能现场测量的仪器，其通过有源智能微波探头贴在被测吸波涂料上，测量涂料反射率，如图2所示。这种方法解决了第一种方法中微波电缆因素带来的诸多误差和测量稳定性问题，能够实现精确稳定的测量；并且由于中频电缆长度较长，因此可以直接操作有源智能微波探头完成测量，而不用携带主机，在操作和使用上比第一种方便了很多。但是从图中可以看出，有源智能微波探头与测量仪主机之间仍然有一根电缆连接，在使用便捷性上仍然不足。

技术实现要素：

为了克服上述不足之处，本实用新型提供了一种手持式雷达吸波涂料反射率现场测量仪，测量精度高、动态范围大，能够满足现场各种吸波涂料反射率的测量需求。

本发明提出了一种手持式雷达吸波涂料反射率现场测量仪，具有电钻外形，包括枪身部分、测量启动按钮、人体工程学握把、电池舱和总电源开关，无外置电缆，所述枪身部分下方设置有所述人体工程学握把，在扳机位置处设置有所述测量启动按钮，所述人体工程学握把下方与所述电池舱相连并设有凹槽结构，所述电池舱与所述凹槽结构配合锁紧电池舱，所述枪身部分包括枪身壳体以及设置于枪身壳体内的波导探头、半刚连接电缆、连接电缆固定底座、电路盒体和人机交互单元，该波导探头位于测量仪枪身最前端，波导探头与半刚连接电缆相连，所述半刚连接电缆的另一端与电路盒体上的微波信号接头相连，所述电路盒体与人机交互单元相连。

进一步，所述人机交互单元包括液晶显示屏、测量控制辅助按键、测量状态指示灯，在该单元顶部设置防水存储卡槽或USB接口。

进一步，所述波导探头适用于2~4GHz、4~8.2GHz、8.2~12GHz、12~18GHz、18~26.5GHz或26.5~40GHz之一个频段。

进一步，所述枪身壳体的材料为工程塑料或铝合金。

与现有技术相比，本实用新型优点在于：通过高度集成化、小型化的电路设计，将测量仪整体外形塑造为电钻式（手枪式），更便于操作人员的携带和使用；实现了无外置电缆的测量仪结构，减小了信号损耗，不会出现接头松动或电缆变形的问题，使测量结果更加稳定，测量精度更高；测量仪的握把采用人体工程学的设计，将测量启动按钮放置在手枪扳机位置处，操作起来更方便顺手；采用模块化的锂电池进行供电，提高了测量仪对使用环境的适应性，不受场地条件限制，不受移动空间限制，只需要准备足够的电池更换，即可随意延长测量仪的操作使用时间；针对不同测量频段，手持测量仪都有相应型号与之对应，无须因为更换工作频段而反复拆装微波探头，减小了因为拆装微波探头带来的测量误差。

附图说明

图1为采用矢量网络分析仪进行雷达吸波涂料反射率测量的示意图

图2为采用专用吸波材料反射率测量仪表配合有源智能微波探头进行雷达吸波涂料反射率测量的示意图

图3为本实用新型的手持式雷达吸波涂料反射率现场测量仪的外部结构示意图

图4为本实用新型的手持式雷达吸波涂料反射率现场测量仪的内部结构透视示意图

图5为本实用新型的手持式雷达吸波涂料反射率现场测量仪枪身部分的内部结构透视示意图

图6为微波电路模块示意图

图7为微波电路模块结构框图

图8为多功能主控板结构框图

图9为电池舱示意图

图中：

001—波导探头

002—半刚连接电缆

003—连接电缆固定底座

004—电路盒体

005—多功能主控电路板

006—微波电路模块

007—测量启动按钮

008—人机交互单元

009—人体工程学握把

010—电池舱

011—锂电池模块

012—总电源开关

013—枪身壳体

101—同轴接口

102—微波信号接头

103—电源控制开关

104—液晶显示屏

105—测量控制辅助按键

106—测量状态指示灯

107—防水存储卡槽或USB接口

201—弹簧锁紧装置

202—电池端子头

203—电池端子座

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本实用新型提出的一种手持式雷达吸波涂料反射率现场测量仪采用频率步进测量体制，通过单端口校准测量的方法实现吸波涂料反射率的测量。所述手持式雷达吸波涂料反射率现场测量仪，具有电钻外形，无外置电缆，包括枪身部分、测量启动按钮、人体工程学握把、电池舱和总电源开关，所述枪身部分下方设置有人体工程学握把，在扳机位置处设置有所述测量启动按钮，所述人体工程学握把下方与所述电池舱相连并设有凹槽结构，所述电池舱与所述凹槽结构配合锁紧电池舱。

由于波导传输微波信号在频率上的限制，每台测量仪对应一个工作频段，不同工作频段的测量仪采用工作在对应频段的波导探头样式，尺寸上有差别，由此枪身壳体的形状也根据波导探头的形状而有所不同，但测量仪的其他部件均采用相同的设计。

该测量仪的工作频段一般划分为2~4GHz、4~8.2GHz、8.2~12GHz、12~18GHz、18~26.5GHz、26.5~40GHz等多个频段，也可以按照其他特殊的频段需求对测量仪的工作频段进行划分并进行波导探头专门设计。

不失一般性，以工作在4~8.2GHz的手持式雷达吸波涂料反射率现场测量仪为例进行说明，如图3-7所示。

本实用新型提出的一种手持式雷达吸波涂料反射率现场测量仪具有电钻外形，包括枪身部分、测量启动按钮007、人体工程学握把009、电池舱010和总电源开关012。所述枪身部分包括枪身壳体013以及设置于枪身壳体内的波导探头001、半刚连接电缆002、连接电缆固定底座003、电路盒体004和人机交互单元008，该波导探头001位于测量仪枪身最前端，探头对外是一个波导开口，用于发射/接收微波信号，波导探头后端采用同轴接口101（在本示意图中是SMA接头，也可以采用其他类型微波接头）与半刚连接电缆002相连。采用嵌入加紧固件压实的方式将半刚连接电缆002固定在连接电缆固定底座003上，以防止半刚连接电缆002的抖动。半刚连接电缆002的另一端与电路盒体004上的微波信号接头102相连。电路盒体004包括多功能主控电路板005、微波电路模块006和电源控制开关103，多功能主控电路板005通过一根数据排线与人机交互单元008相连。所述人机交互单元008的对外面板上包含液晶显示屏104、测量控制辅助按键105、测量状态指示灯106（LED），该单元顶部设置防水存储卡槽或USB接口107，通过所述数据排线控制液晶显示屏104的显示内容、监控测量控制辅助按键105的运行状态并实时响应按键操作、控制测量状态指示灯106的显示状态、控制存储卡或USB设备的数据交换。电源控制开关103与总电源开关012相连，用于从测量仪外部直接进行上电或断电操作。所述枪身壳体013的材料可以为工程塑料或铝合金。

测量仪的扳机位置处设置有测量启动按钮007，其位于人体工程学握把009的最上端，设计为手枪扳机的样式以便于操作。电路盒体004中的多功能主控电路板005通过控制线监控测量启动按钮007的运行状态，对使用者启动测量的操作（按下测量启动按钮007）实时做出控制响应。

人体工程学握把009采用人体工程学设计以方便手持，握把下方与电池舱010相连，设有凹槽结构。电池舱010采用弹簧锁紧装置201与握把009下方的凹槽结构配合锁紧，起到固定电池舱010的作用，通过解锁弹簧锁紧装置201可取下或替换电池舱010。锂电池模块011放置在电池舱010中，锂电池模块由可充电电池与电池电量监测电路组成，为测量仪的工作提供电源。当电池舱010插入人体工程学握把009并紧固好后，电池舱010顶部的电池端子头202与人体工程学握把009内部的电池端子座203紧密接触，为测量仪引入工作电源，并通过电池端子向多功能主控电路板005传递电池正负极电源电压与电量信息。控制电路将电量信息在液晶显示屏104上实时显示。

更为具体地，微波电路模块006包括发射信号源、参考信号源、发射通道、接收通道、参考通道、信号分离模块和下变频模块，发射信号源和参考信号源产生受控制的微波信号，其中的发射信号经过发射通道的处理后产生微波信号，微波信号通过电路盒体004上的微波信号接头102向外输出，微波信号经过半刚电缆002传输到波导探头001向外部的被测目标发射。外部被测目标的反射回波被波导探头001接收，按照同样的路径，通过半刚电缆002经微波信号接头102输入微波电路模块006，经过信号分离模块分离后，回波信号被传送到接收通道中进行处理，再经过下变频模块变换为中频。最后将包含有回波幅度及相位信息的中频信号传输给多功能主控电路板005进行进一步的处理。

多功能主控电路板005包括时钟模块、电池管理模块、供电模块、信号采集模块以及测量控制处理模块。时钟模块提供数字单元的微处理器和可编程逻辑器件的工作时钟，同时还为射频单元提供产生微波信号的时钟基准。所述电池管理模块，用于监控锂电池模块011的电压和电流状况，实施评估电池剩余电量以及测量仪的可工作时间长度；供电模块将电池提供的电源电压变换为各模块所需要的工作电压，并输送给各个模块单元；信号采集模块对微波电路模块006传输过来的中频模拟信号进行采样，将其量化为数字信号，传输给测量控制及处理模块做后续处理。

在使用该手持式雷达吸波涂料反射率现场测量仪时，根据对测量频段的需求，选择对应频段的测量仪，打开电源并预热30分钟；使用测量仪对校准件进行测量，完成手持前端校准；操作者在被测目标上的指定位置处，使测量仪前端紧贴被测材料，按下测量启动按钮完成反射率测量工作，完成一次测量后，将测量仪移动到下一个位置处再次进行测量；所有测量完成后，将数据存储卡从测量仪中取出，插入处理终端（如笔记本电脑）进行数据归集或直接通过USB口将测量数据进行归集；测量工作完成后，关闭测量仪电源。使用时，人机交互单元通过液晶显示屏和测量状态指示灯显示测量仪的工作状态及相关信息，引导操作者通过测量启动按钮盒测量控制辅助按键完成测量工作。

本实用新型提供的测量仪整体设计为无绳手电钻式（手枪式）的外形结构，采用锂电池供电，具有符合人体工程学的握把，携带、使用方便，单人操作即可完成测量工作，特别适用于吸波涂料的现场测量作业。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。