电磁辐射检测装置的制作方法

本实用新型涉及电动车检测领域，尤其涉及一种可用于对在用电动汽车进行电磁辐射检测的电磁辐射检测装置。

背景技术：

相对于传统燃油动力汽车,电动汽车使用高压电池组作为能量储存源,使用三相异步电机或永磁同步电机作为动力源,所以能量储存源到动力源的电子线路为高压(350v～1000v)高电流(1～100a)交变电路.该交变电路在电动汽车行驶的过程中，其负载在短时间内可发生大幅度变化，从而影响电磁场辐射(根据其电路固有特性，其电磁场辐射频率范围为1hz～100khz)。其次，当整个交变电路中的屏蔽电缆受到过多的机械、天气和潮湿的影响时，影响最严重的屏蔽部分就是连接处，通常使用5年之后性能将下降一个数量级(20db)。再次当交变电路中高压电池组邻近使用寿命末期时，电芯内阻增加，电池组输出阻抗加大，导致正常行驶时工作电流加大。这些要素都会极大增加车内的电磁场辐射，对于电动乘用车来说极有可能影响公众人体健康。

低频电磁辐射(1hz～100khz)对人体健康的影响参见国际非电离辐射防护委员会(icnirp)制定的《限制时变电场和磁场曝露的导则2010》。我国也相应制定了电磁辐射控制限制标准《gb8702-2014电磁环境控制限值》，该标准没有对电动乘用车的电磁辐射有豁免检测条款。

然而，现阶段国内外并没有适用于机动车检验检测机构的针对于电动汽车车内的电磁辐射测试的方法和技术，现有的比较接近或是相关的测量方式方法有：

1)按照《gb/t18387-2017电动车辆的电磁场发射强度的限值和测量方法》，在装有吸波材料的屏蔽室，或符合gb14023-2011要求的开阔场地，在车外一定距离架设电场和磁场天线进行测量，其测量目标是知道车辆的无线电骚扰特性，即是否会对车外接收机进行干扰，而不是测量公众电磁辐射曝露值。同时是国家机构对整车制造厂的新车型上市认证测量,不是在用车测量.因此不能满足机动车检验检测机构测试公众电磁辐射曝露的要求

2)参考图1，以德国narda公司为代表的一些国内外企业，生产出了以ehp-50为代表的低频电磁辐射测量仪，有一些产品也做成了手持式，主要针对高压输电线路和变电站等场所，也可以拿到车内狭小空间测试，但是如果这些产品的检测结果数据和波形数据要实时上传到上位机或有关部门的监管平台，必须要使用光纤或usb线等有线连接。这在汽车年检站实际使用的时候会带来安全隐患。因实际测试时会让被测车辆驶上不加载的底盘测功机，让驱动轮在滚筒上25～40公里速度运转，这时如果有线连接到车厢内低频电磁辐射测量仪的和外部设备，即使线上仅有轻微的力，也有可能打破车辆运行时的动平衡，进而导致车辆左右摆动造成安全事故。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述无法用于在用电动乘用车的检测的缺陷，提供一种可用于对在用电动汽车进行电磁辐射检测的电磁辐射检测装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种可用于对在用电动汽车进行电磁辐射检测的电磁辐射检测装置，包括：

磁场传感器，用于测量所处空间的磁场强度并输出磁场测量信号；

电场传感器，用于测量所处空间的电场强度并输出电场测量信号；

检测电路，分别连接所述磁场传感器以及所述电场传感器，用于根据所述磁场测量信号、电场测量信号获得所述所处空间的电磁辐射检测结果；

无线发射电路，与所述检测电路连接，用于将所述电磁辐射检测结果通过无线方式发送出去。

优选地，所述无线发射电路包括低功耗无线数传模块以及无线发射天线，所述低功耗无线数传模块连接所述控制电路，所述无线发射天线连接所述低功耗无线数传模块。

优选地，所述检测装置包括探测头、手持式本体以及连接所述探测头和手持式本体的连接件，所述探测头设置有所述磁场传感器以及所述电场传感器，所述手持式本体内设置有所述检测电路以及所述无线发射电路，所述检测电路与所述磁场传感器以及所述电场传感器之间的线路经由所述连接件走线。

优选地，所述无线发射电路设置在所述手持式本体的远离所述探测头的端部。

优选地，所述连接件的长度使得所述探测头与所述无线发射电路之间的距离大于预设距离，以降低所述无线发射电路对电磁辐射检测产生干扰。

优选地，所述装置还包括设置于所述手持式本体上的oled显示屏以及设置于所述手持式本体内的oled驱动电路，所述oled驱动电路连接于所述检测电路以及所述oled显示屏之间，用于将检测电路输出的检测结果发往所述oled显示屏显示。

优选地，所述磁场传感器为三轴磁场传感器。

优选地，所述磁场传感器的数量为三个，且三个所述磁场传感器相互垂直设置，所述电场传感器的数量为一个，所述检测电路包括：

信号预处理电路，连接三个所述磁场传感器以及一个所述电场传感器，用于将接三个所述磁场传感器输出的三路磁场测量信号、所述电场传感器输出的一路电场测量信号分别进行相应的初级放大后再差分输出；

二级差分放大电路，连接所述信号预处理电路，用于将所述信号预处理电路输出的三路磁场测量信号以及一路电场测量信号分别进行二次差分放大后输出；

根升余弦滤波电路，连接所述二级差分放大电路，用于将所述二级差分放大电路输出的三路磁场测量信号以及一路电场测量信号分别进行根升余弦滤波后输出至控制电路；

控制电路，用于根据所述根升余弦滤波电路输出的信号确定电磁辐射检测结果。

本实用新型的电磁辐射检测装置，具有以下有益效果：本装置包括无线发射电路，可以将所述电磁辐射结果通过无线方式发送出去，使用无线上传数据的方式，可以对在用电动乘用车进行电磁辐射的检测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是现有的电磁辐射检测装置的应用示意图；

图2是本实用新型电磁辐射检测装置的电路原理框图；

图3是本实用新型电磁辐射检测装置的结构简图一；

图4是本实用新型电磁辐射检测装置的结构简图二；

图5是一个具体实施例中的低功耗无线数传模块的电路图；

图6是一个具体实施例中的oled电路的电路图；

图7是一个具体实施例中的检测电路的电路图；

图8是图7中的磁场测量信号预处理电路的电路图；

图9是图7中的电场测量信号预处理电路的电路图；

图10是图7中的二级差分放大电路的电路图；

图11是图7中的根升余弦滤波电路的电路图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的典型实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本实用新型的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。

本实用新型总的思路是：构造一种可用于对在用电动汽车进行电磁辐射检测的电磁辐射检测装置，包括：磁场传感器，用于测量所处空间的磁场强度并输出磁场测量信号；电场传感器，用于测量所处空间的电场强度并输出电场测量信号；检测电路1，分别连接所述磁场传感器以及所述电场传感器，用于根据所述磁场测量信号、电场测量信号获得所述所处空间的电磁辐射检测结果；无线发射电路2，与所述检测电路1连接，用于将所述电磁辐射检测结果通过无线方式发送出去，本装置由于使用无线上传数据的方式，可以对在用电动乘用车进行电磁辐射的检测。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本实用新型实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参考图2，本实用新型的电磁辐射检测装置，可用于对在用电动汽车进行电磁辐射检测，其包括：磁场传感器、电场传感器、检测电路1以及无线发射电路2。

其中，磁场传感器用于测量所处空间的磁场强度并输出磁场测量信号，磁场传感器可以为三轴磁场传感器。电场传感器用于测量所处空间的电场强度并输出电场测量信号。检测电路1分别连接所述磁场传感器以及所述电场传感器，用于根据所述磁场测量信号、电场测量信号获得所述所处空间的电磁辐射检测结果。无线发射电路2与所述检测电路1连接，用于将所述电磁辐射检测结果通过无线方式发送出去。

可以理解的是，无线发射电路2可以采用但不限于wifi、蓝牙、zigbee、wimax、无线usb等近距离的无线通信方式进行通讯，也可以采用2.4g、lora等远距离无线通信方式进行通讯。

其中，检测电路1的实现，可以参考既有的有线连接的手持式电磁辐射检测装置内的检测电路，也可以优化设计，本文中后续将给出优化的检测电路1的设计方案。检测电路1可以运算得到电磁辐射检测结果，此部分关于运算的内容可以参考现有测量方案的实现，此并不属于本实用新型的改进之处，因此此处不再拓展阐述。本实用新型在得到电磁辐射检测结果后，可以直接将结果数据发给无线发射电路2，无线发射电路2会对其进行编码后输出。

参考图3-4，本实用新型的检测装置在机械结构上分为三部分，依次是探测头101、手持式本体103以及连接所述探测头101和手持式本体103的连接件102。所述探测头101设置有所述磁场传感器以及所述电场传感器，所述手持式本体103内设置有所述检测电路1以及所述无线发射电路2，所述检测电路1与所述磁场传感器以及所述电场传感器之间的线路经由所述连接件102走线。

为了尽量避免无线发射电路2对电磁辐射的检测产生干扰，优选地，可以从以下任一方面或者任意几个方面进行优化；

1)一方面，参考图3-4，所述无线发射电路2包括低功耗无线数传模块21以及无线发射天线22，所述低功耗无线数传模块21连接所述检测电路1，所述无线发射天线22连接所述低功耗无线数传模块21。

例如，参考图5，低功耗无线数传模块21可以选取apc320，其内具有低功耗的si4463芯片，可以设置其发射功率约为10mw。apc320的1脚接地，2脚连接所需的供电电源，2脚还分别经由电容c86、c87接地，3-7脚连接检测电路11中的mcu，apc320会自动将mcu通过rxd和txd脚输出的数据进行编码后输出。

2)二方面，可以对无线发射电路2的发射频率进行预先设置，使其频率与装置的测量频段错开，比如测量频段为0～100khz，apc320的无线发射频率可以设定为433mhz以上，具体是通过set_a、set_b引脚设置，如何设置可以参考apc320的使用手册。

3)三方面，将无线发射天线22距离探测头101尽量远,例如，所述连接件102的长度使得所述探测头101与所述无线发射电路2之间的距离d大于预设距离，例如在本实例中距离d有30厘米。另外，优选地，本实施例中，所述无线发射电路2设置在所述手持式本体103的远离所述探测头101的端部，如此在降低干扰的同时，整个装置的体积不至于过大。

当然，检测装置在检测到结果后可以发往上位机查看分析，还可以在装置上直接显示。因此，优选地，本实施例的检测装置还包括设置于所述手持式本体103上的oled显示屏4以及设置于所述手持式本体103内的oled驱动电路3，所述oled驱动电路3连接于所述检测电路1以及所述oled显示屏4之间，用于将检测电路1输出的检测结果发往所述oled显示屏4显示。

参考图6，oled驱动电路包括型号为tps61040的驱动芯片u22以及电容电感等组成的外围电路，本实施例中选用的oled显示屏4是1.54英寸的oled显示屏p9。具体显示控制方式，可以参考oled显示技术。

需要说明的是，本实施例中所涉及的程序控制方法，比如无线控制、oled显示控制，都是无线控制、oled显示控制领域的常规程序的普适性应用，并不涉及对程序本身的改进。

可见，本实施例的装置可以将所述电磁辐射结果通过无线方式发送出去，使用无线上传数据的方式，可以对在用电动乘用车进行电磁辐射的检测。

本实施例中，包括三个普通的磁场传感器和一个电场传感器，该三个磁场传感器可以相互垂直设置，从而可以检测空间xyz坐标系下的每个轴向的磁场强度。当然，需要说明的是，此仅为本实用新型的优选实施例，本实用新型也可以采用其他数量的磁场传感器，这属于本实施例的简单变形。同理，电场传感器的数量也可以拓展为多个以提高电场测量精度，此同样属于本实施例的简单变形。

前文提到检测电路1的实现可以参考既有的有线连接的手持式电磁辐射检测装置内的检测电路，也可以优化设计，下面给出一种优化设计方案。参考图7，优选方案中，所述检测电路1优选为包括：信号预处理电路11、二级差分放大电路12、根升余弦滤波电路13、控制电路14，其中：

信号预处理电路11，连接所述三个磁场传感器以及一个电场传感器，用于将所述三个磁场传感器输出的三路磁场测量信号、一个电场传感器输出的一路电场测量信号分别进行相应的初级放大后再差分输出；

二级差分放大电路12，连接所述信号预处理电路11，用于将所述信号预处理电路11输出的三路磁场测量信号以及一路电场测量信号分别进行二次差分放大后输出；

根升余弦滤波电路13，连接所述二级差分放大电路12，用于将所述二级差分放大电路12输出的三路磁场测量信号以及一路电场测量信号分别进行根升余弦滤波后输出到至控制电路14。

其中，控制电路14可以根据所述根升余弦滤波电路13输出的三路磁场测量信号以及一路电场测量信号确定磁场强度和电场强度的检测结果。控制电路14一般包括mcu，比如本实施例中采用的是stmf407vet6。根升余弦滤波电路13输出的四路信号最终会输到mcu的内置多通道ad进行ad转换，然后mcu可以根据ad转换之后的数据运算得到电磁辐射检测结果，此部分关于ad转换以及运算的内容可以参考现有测量方案的实现，此并不属于本实用新型的改进之处，因此此处不再拓展阐述。

更具体的，所述信号预处理电路11包括：

磁场测量信号预处理电路111，连接三个磁场传感器，用于将三个磁场传感器输出的三路磁场测量信号分别进行一次差分放大；

电场测量信号预处理电路112，连接电场传感器，用于将电场传感器输出的一路电场测量信号进行单端放大后再进行差分放大。

参考图8，具体的，本实施例中，磁场测量信号预处理电路111包括三个差分输入差分输出的第一运放u3、u4、u5以及电容c10、电阻r12等构成的外围电路，三个所述第一运放u3、u4、u5与三个磁场传感器一一对应。图2中p4是连接三个磁场传感器的一个接头，其1、2引脚为一组连接一个磁场传感器的两端，其他引脚同理。本实施例中，第一运放u3、u4、u5均采用的芯片ltc1992-1，如图中每一个第一运放u3、u4、u5的两个差分输入端(引脚1、8)连接对应的一个磁场传感器的两端，用于接收一路磁场测量信号，对其进行差分放大后输出。

参考图9，电场测量信号预处理电路112包括两个单端输入单端输出的第二运放u1a、u1b以及电阻r7、电容c1等构成的外围电路，还包括一个差分输入差分输出的第三运放u2a以及电阻r1、r2、r3等构成的外围电路。本实施例中，两个第二运放u1a、u1b均采用的ltc6241，两个第二运放u1a、u1b的输入端(u1a的引脚3、u1b的引脚5)分别连接电场传感器的两端，u1a、u1b对电场测量信号进行1:1放大，主要是为了提高信号的驱动能力。本实施例中第三运放u2a选用的是lt1807，两个第二运放u1a、u1b的输出端分别连接第三运放u2a的两个差分输入端，电阻r1、r2、r3的阻值决定了放大倍数。

参考图10，结合图8、9，图4中的接头p5对接图3中的p1，接头p6对接图2中的接头p3，二级差分放大电路12包括两个双路压控差分放大器u9、u15以及电阻电容等构成的外围电路，本实施例中u9、u15均选用的是ad8332。u15的两对差分输入端连接运放u4、u5的差分输出端，u9的两对差分输入端分别连接运放u3的差分输出端以及运放u2a的输出端，因为u2a的输出端只有一个，所以u9仅27脚连接u2a的输出端，u9的28脚经电容c30接地。u9、u15的10脚连接mcu，可以接受mcu输出的电压信号，如此实现u9、u15的增益由mcu内置的dac输出电压进行控制。

参考图11，所述根升余弦滤波电路13包括四个根升余弦滤波芯片u8、u12、u14、u17以及芯片外围电路，该四个根升余弦滤波芯片u8、u12、u14、u17分别一一对应的连接图4中的p100、p200、p300以及p400，p100、p200、p300以及p400是对应三路磁场测量信号、一路电场测量信号的四路输出。图4中的u9、u15的四对差分输出端分别连接u8、u12、u14、u17的四对输入端，u8、u12、u14、u17的四对输出端连接mcu。图中反相器u10a至u10d的输入为pwm信号，该pwm信号来自mcu，pwm信号的频率决定了u8、u12、u14、u17的滤波带宽，图中的芯片u7、u11、u13和u16均为lt1800is5，用于提高信号驱动能力。

总结来说，优化后的检测电路1的工作原理如下：三个磁场传感器和一个电场传感器经过预处理电路1来进行信号增强防止干扰,其中磁场传感器的信号经过u3、u4、u5实现差分预放大，电场传感器的信号预放大电路使用u1a、u1b两个运放芯片来分别进行单端放大，再同时输入u2a进行差分放大，u3、u4、u5、u2a放大后的信号经过两片双路压控差分放大器u9、u15进行二次放大,u9、u15的增益由mcu内置的dac输出电压进行控制，两片双路压控差分放大器u9、u15输出的四路模拟信号再经过四片128khz的根升余弦滤波器芯片u8、u12、u14、u17进行滤波后,再输出到mcu的内置多通道ad进行转换.并经运算得到最终的检测结果。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。