一种用于特高频传感器性能校验的系统及方法与流程

parameter,或称s参数)获得特高频传感器有效高度的幅频特性和相频特性。并在此基础上，通过求取解析脉冲响应函数，可以提取出包络峰值、包络宽度和振荡时间三种时域参数。
10.经实验验证得知，这些时域参数能够有效表征传感器的时域响应能力，从而有效避免了脉冲测量系统中脉冲源要求高、测量步骤繁琐等缺点，弥补了现有传感器性能测试方法的不足，具有十分重要的现实意义。
11.根据上述发明目的，本发明提出一种用于特高频传感器性能校验的系统，其包括：
12.吉赫兹横电磁波小室，其上设有馈源头和测量工位，所述测量工位用于放置待测的特高频传感器；所述吉赫兹横电磁波小室内设有芯板，所述芯板与所述馈源头连接；
13.矢量网络分析仪，其第一端口与所述馈源头连接，其第二端口与待测的特高频传感器的输出端连接；
14.其中，所述矢量网络分析仪输出的s
21
(ω)参数曲线被用于提取表征特高频传感器性能的特高频传感器的有效高度、包络峰值、包络宽度和振荡时间。
15.在本发明所述的技术方案中，本发明提出了一种用于特高频传感器性能校验的系统，该系统校验结果准确，其可以基于矢量网络分析仪输出的s
21
(ω)参数曲线，提取表征特高频传感器性能的特高频传感器的有效高度、包络峰值、包络宽度和振荡时间。
16.提取得到的包络峰值、包络宽度和振荡时间这三种时域参数能有效表征特高频传感器的时域响应能力，从而有效避免了脉冲测量系统中脉冲源要求高、测量步骤繁琐等缺点，弥补了现有传感器性能测试方法的不足。
17.进一步地，在本发明所述的特高频传感器性能校验系统中，所述测量工位覆盖有聚四氟乙烯盖板。
18.在上述技术方案中，聚四氟乙烯具有低介电常数的特性，在测量工位上覆盖聚四氟乙烯盖板，可以有效降低入射电场通过盖板时的衰减。
19.进一步地，在本发明所述的特高频传感器性能校验系统中，所述芯板与吉赫兹横电磁波小室的上板之间具有5
°-
10
°
的夹角。
20.相应地，本发明的另一目的在于提供一种用于特高频传感器性能校验的方法，该方法基于本发明上述的用于特高频传感器性能校验的系统实施，且其可以提取表征特高频传感器性能的特高频传感器的有效高度、包络峰值、包络宽度和振荡时间。
21.根据上述的发明目的，本发明提出了一种用于特高频传感器性能校验的方法，其包括步骤：
22.(1)搭建上述的用于特高频传感器性能校验的系统；
23.(2)基于所述矢量网络分析仪输出的s
21
(ω)参数曲线，提取表征特高频传感器性能的特高频传感器的有效高度、包络峰值、包络宽度和振荡时间。
24.进一步地，在本发明所述的特高频传感器性能校验方法中，所述步骤(2)包括：基于下述公式从s
21
(ω)参数曲线获得待测的特高频传感器的有效高度h(ω)：
[0025][0026]
其中，h为芯板与吉赫兹横电磁波小室的上板的垂直距离；γ为修正系数，r为矢量
网络分析仪处的辐射电场与特高频传感器之间的距离，c0为光速，e表示无理数常数(2.71828182)，ω表示复频域中的角度，j表示数学公式中的复数。
[0027]
进一步地，在本发明所述的用于特高频传感器性能校验的方法中，所述步骤(2)包括：基于下述步骤从s
21
(ω)参数曲线获得待测的特高频传感器的包络峰值、包络宽度和振荡时间：
[0028]
(a)基于有效高度h(ω)构建频域因果函数h
+
(ω)：
[0029][0030]
(b)通过傅里叶反变换求得时域解析函数h
+
(t)：
[0031][0032]
式中的n表示采样点数，n表示第n个采样点，δt为时间分辨率；t表示时间采样点。
[0033]
(c)基于下述公式分别获得包络峰值p、包络宽度τ
fwhm
和振荡时间：
[0034][0035][0036][0037]
式中的t1、t2分别表示两个不同的时间点，α表示时间系数。
[0038]
进一步地，在本发明所述的用于特高频传感器性能校验方法中，修正系数γ采用有效高度已知的单极天线以及矢量网络分析仪输出的与该单极天线对应的s
21
(ω)参数曲线获得。
[0039]
本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统及方法相较于现有技术具有如下所述的优点以及有益效果：
[0040]
(1)本发明提供了一种用于特高频传感器性能校验的系统及方法，其可以同时测量特高传感器频域和时域参数。本发明所述的系统和方法的测试结果准确性高，其可以有效克服现有技术中的脉冲测量系统设备要求高、测量步骤繁琐等缺点。
[0041]
(2)本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统可以通过包络峰值、包络宽度和振荡时间三种时域参数能够直观描述特高频传感器在局部放电脉冲信号下时域输出波形的峰峰值，上升时间和振荡等特征，从而弥补了目前有效高度表征体系的不足，具有十分重要的现实意义。
附图说明
[0042]
图1示意性地显示了二端口网络的s参数描述。
[0043]
图2为本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下的结构示意图。
[0044]
图3示意性地显示了本发明所述用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方
式下测量工位的示意图。
[0045]
图4示意性地显示了本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下进行系统校验时单极天线有效高度幅值与有效高度幅频特性的有效值和理论值分布情况。
[0046]
图5示意性地显示了本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下进行系统校验时单极天线有效高度相位与有效高度相频特性的有效值和理论值分布情况。
[0047]
图6示意性地显示了本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下测量得到的对数周期传感器有效高度幅值与有效高度幅频特性的关系曲线。
[0048]
图7示意性地显示了本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下测量得到的对数周期传感器有效高度相位与有效高度相频特性的关系曲线。
[0049]
图8示意性地显示了采用现有技术的脉冲测量系统测得的对数周期传感器有效高度。
[0050]
图9示意性地显示了本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下测量得到的对数周期传感器脉冲响应函数测量值与仿真值对比。
[0051]
图10示意性地显示了本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下对数周期传感器时域参数的提取。
[0052]
图11示意性地显示了两种传感器的模拟局部放电实测结果。
具体实施方式
[0053]
下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统及方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
[0054]
特高频传感器本质上是一个工作频段在300-3000mhz的宽频带接收天线。由此将标准有效高度与接收天线的开路电压响应u
oc
(ω)和入射电场关联起来，可以得到公式(1)：
[0055][0056]
特高频传感器采用的有效高度h(ω)与上述公式(1)中定义的有所区别。它将特征阻抗为zc的天线同轴馈线视作电压响应输出端，从而包括了天线与馈电网络阻抗不匹配引起的损耗。另一方面，由于在测试时，入射电场相对于特高频传感器的方向往往固定，故不考虑矢量方向的影响，从而有：
[0057]urx
(ω)＝h(ω)
·ei
(ω)
ꢀꢀꢀ
(2)
[0058]
在上述公式(2)中，u
rx
(ω)表示测量端接收的电压。
[0059]
相应地，上述公式(2)中的过程同样可以在时域中体现，此时乘积运算变为卷积运算，则可以得到公式(3)：
[0060]urx
(t)＝h(t)*ei(t)
ꢀꢀꢀ
(3)
[0061]
在上式中，*表示卷积运算符，u
rx
(t)和ei(t)分别表示测量端电压u
rx
(ω)和入射电场ei(ω)在时域中的表达式，h(t)表示为特高频传感器的脉冲响应函数。
[0062]
然而，对于发射天线而言，辐射出的电场e
tx
(ω，r)为球面波传播，因此激励电压u
tx
(ω)与辐射电场e
tx
(ω)之间的有如下关系：
[0063][0064]
在时域中的表达式为：
[0065][0066]
在上述公式(4)和公式(5)中，r表示辐射电场与发射天线之间的距离；c0表示光速；δ函数表示由距离r引起的时延；a(ω)和a(t)分别为与天线辐射相关的频变函数和时变函数，可以根据互易定理直接由有效高度和脉冲响应函数计算得到，因此无论发射还是接收，天线的特性完全由其频域的有效高度或时域的脉冲响应函数确定。
[0067]
结合上述公式(2)-公式(5)，可以得到特高频传感器在频域和时域的信号接收模型，分别为下述公式(6)和公式(7)：
[0068][0069][0070]
图1示意性地显示了二端口网络的s参数描述。
[0071]
散射矩阵是微波频段常用的网络矩阵，其通过利用网络各端口处的入射波和反射波来描述微波网络。其中，散射矩阵中的各元素统称为散射参数或s参数。
[0072]
在如图1所示的二端口网络中，端口p1和端口p2之间有如下关系：
[0073][0074]
在上述公式(8)中，s
11
，s
12
，s
21
和s
22
均为散射参数；u
1+
和u
2+
分别为端口p1和端口p2处的归一化入射波电压；u
1-和u
2-分别为端口p1和端口p2处的归一化反射波电压。
[0075]
在进行归一化时，可以令：
[0076][0077]
其中，u
+
和u-分别为归一化后的入射波电压和反射波电压，u
+
和u-分别为实际的入射波电压和反射波电压，zc表示为端口的特征阻抗。
[0078]
如图1所示，当图1中的端口p2作为接收端匹配负载时，端口无反射，即u
2+
＝0，此时可以得到：
[0079]
[0080]
其中，s
21
表示接收端的端口p2匹配负载时，端口p1到端口p2的电压传输系数；u
rx
表示测量端接收的电压；u
tx
表示激励电压。
[0081]
将上述公式(10)代入公式(6)中，即可得到有效高度：
[0082][0083]
由上述公式(6)和公式(7)可知，天线间的能量传递不仅能从频域描述，还可以从时域进行描述，其中有效高度和脉冲响应函数均包含了天线全部的特征信息。脉冲响应函数从时域描述天线的特点使其在反映天线时域响应能力上比有效高度具有更大的优势。
[0084]
本发明也即是利用这一特点，从脉冲响应函数中提取包络峰值、包络宽度和振荡时间三种时域参数表征特高频传感器的时域响应能力。
[0085]
为了从脉冲响应函数中提取出时域参数，需要引入解析脉冲响应函数h
+
(t)，其单位可以为m/s。
[0086][0087]
在上述公式(12)中，为h的hilbert变换；|h
+
(t)|为脉冲响应函数h(t)的包络。
[0088]
由于解析脉冲响应函数h
+
(t)为时域解析函数，其傅里叶变换h
+
(ω)应为频域因果函数，进而可以得到公式(13)：
[0089][0090]
利用有效高度构建完成频域因果函数h
+
(ω)后，通过傅里叶反变换便可求得时域解析函数h
+
(t)。基于脉冲响应函数包络|h
+
(t)|，便可以有效提取包络峰值、包络宽度和振荡时间：
[0091]
包络峰值：
[0092]
其中，包络峰值定义为脉冲响应包络|h
+
(t)|的最大值。对于同一脉冲输入信号，包络峰值越大，则特高频传感器时域响应信号的峰值也越大。
[0093]
包络宽度：
[0094]
其中，式中的t1、t2分别表示两个不同的时间点，包络宽度定义为|h
+
(t)|的半高宽度。具体来说，包络宽度代表输入脉冲的拓宽程度，过大的包络宽度可能会延长传感器输出脉冲信号的上升时间，从而影响局部放电时延定位的准确性。
[0095]
振荡时间：
[0096]
其中，式中的t1、t2分别表示两个不同的时间点，振荡时间定义为脉冲响应包络从峰值p下降至某一范围α
·
p的时间，α表示为时间系数。长时间的振荡会使得脉冲能量分散，使脉冲波形失真，从而加大局部放电辨识难度。
[0097]
由此可知，时域响应性能良好的特高频传感器应该具有较高的包络峰值、较窄的包络宽度和较短的振荡时间。
[0098]
图2为本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下的结构示意图。
[0099]
图3示意性地显示了本发明所述用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下测量工位的示意图。
[0100]
如图2所示，同时结合参考图3，在本实施方式中，本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统可以包括：吉赫兹横电磁波小室1和矢量网络分析仪2。其中，吉赫兹横电磁波小室1上设有馈源头11和测量工位12，且吉赫兹横电磁波小室1内还设置有芯板13，测量工位12用于放置待测的特高频传感器3，芯板13与所述馈源头11连接。相应地，系统中的矢量网络分析仪2具有第一端口21和第二端口22，其中第一端口21与上述馈源头11连接，第二端口22与待测的特高频传感器3的输出端连接。
[0101]
在本实施方式中，本发明所述的系统中，吉赫兹横电磁波小室1长4.2m，宽2.2m，高1.4m，吉赫兹横电磁波小室1的上板14与馈源头11距离的3m处开有一直径200mm的圆形开孔，设定该圆形开孔为吉赫兹横电磁波小室1的测量工位12，以作为测试时特高频传感器的安装位置，如图3所示。需要注意的是，在测量工位12上方还覆盖有聚四氟乙烯盖板15，聚四氟乙烯具有低介电常数的特性，其能够有效降低入射电场通过盖板时的衰减。
[0102]
此外，需要说明的是，吉赫兹横电磁波小室1内部的芯板13与馈源头11连接，且芯板13与吉赫兹横电磁波小室1的上板14之间可以具有5
°-
10
°
的夹角，在本实施方式中夹角为5
°
。芯板13末端接分布匹配负载，并与吉赫兹横电磁波小室1背面的吸波材料16共同形成无反射环境。吉赫兹横电磁波小室1为电磁波信号的发射装置，其作用相当于信号接收模型中的发射天线，其能够在上板14的测量工位12处提供均匀的垂直极化电场以模拟特高频传感器3的工作环境。
[0103]
相应地，在本发明所述的系统中，矢量网络分析仪2是测量s
21
(ω)参数曲线的仪器，在测试时将第一端口21与吉赫兹横电磁波小室1的馈源头11连接，将第二端口22与待测的特高频传感器3的输出端连接。此时测得的s
21
(ω)参数为第一端口21发射功率时，第一端口21到第二端口22的电压传输系数。在采用本发明所述的系统进行测试前，可以在同轴电缆前端对系统进行校准，从而消除同轴电缆的衰减对测试结果的影响。使用矢量网络分析仪2可以同时替代脉冲测量系统中作为信号输入的皮秒级脉冲信号发生器和作为信号接收的高速示波器，其不仅解决了普通脉冲源难以满足要求的难题，而且简化了系统。
[0104]
在本发明所述的系统中，基于矢量网络分析仪2输出的s
21
(ω)参数曲线，能够有效提取表征特高频传感器性能3的特高频传感器的有效高度、包络峰值、包络宽度和振荡时间。
[0105]
在本发明所述的系统中，吉赫兹横电磁波小室1作为信号发射天线，其结构决定了式中传递系数a(ω)的值，吉赫兹横电磁波小室1中某点处的场强可由下述公式(17)估算：
[0106][0107]
在上式中，u
in
(ω)为馈源头11的输入电压；h表示为芯板13相对吉赫兹横电磁波小室1上板14的垂直距离；γ为修正系数，其包括系统损耗、尺寸误差和芯板倾斜角度带来的
误差等。将上述公式(17)代入公式(4)中，即可得到传递系数a(ω)：
[0108][0109]
由公式(18)，可以看出吉赫兹横电磁波小室1中传递系数a(ω)与频率无关，其是非频变函数。进而结合公式(11)可以求得本实施方式中待测的特高频传感器的有效高度h(ω)：
[0110][0111]
上式中，h为芯板13与吉赫兹横电磁波小室1的上板14的垂直距离；γ为修正系数，r为矢量网络分析仪处的辐射电场与特高频传感器之间的距离，c0为光速，e表示无理数常数(2.71828182)，ω表示复频域中的角度，j表示数学公式中的复数。在本实施方式中，与吉赫兹横电磁波小室1尺寸相关的参数值r＝3m，h＝0.26m。
[0112]
相应地，基于有效高度h(ω)并结合公式(13)可以构建频域因果函数h
+
(ω)。而后再通过傅里叶反变换可以求得时域解析函数h
+
(t)：
[0113][0114]
在上述公式(20)中，式中的n表示采样点数，n表示第n个采样点，用于规整离散傅里叶反变换的结果，δt为时间分辨率；t表示时间采样点。
[0115]
求得时域解析函数h
+
(t)后，基于脉冲响应函数包络|h
+
(t)|，便可以根据上述公式(14)、公式(15)和公式(16)分别提取包络峰值、包络宽度和振荡时间。
[0116]
此外，需要说明的是，在本发明所述的系统中，上述公式(19)中的修正系数γ可以采用有效高度已知的单极天线以及矢量网络分析仪输出的与该单极天线对应的s
21
(ω)参数曲线获得。
[0117]
图4示意性地显示了本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下进行系统校验时单极天线有效高度幅值与有效高度幅频特性的有效值和理论值分布情况。
[0118]
图5示意性地显示了本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下进行系统校验时单极天线有效高度相位与有效高度相频特性的有效值和理论值分布情况。
[0119]
在本实施方式中，为了进一步确定公式(19)中修正系数γ的值，本发明可以使用单极天线进行系统校验。进行校验的过程与特高频传感器的测试过程类似，只是此时的待测特高频传感器为有效高度已知的单极天线。单极天线的标准有效高度hs(ω)和阻抗z(ω)已知，进而通过下述公式(20)可以计算出单极天线在阻抗为z
l
的馈电网络下的特高频传感器有效高度h(ω)：
[0120][0121]
在本实施方式中，校验过程选用的单极天线长50.5mm，直径为1.36mm。
[0122]
校验过程完成后，需要使用矢量网络分析仪测量单极天线在测试平台下的s
21
(ω)参数曲线，结合单极天线的有效高度h(ω)，由最小二乘法通过计算可以求得本实施方式中公式(19)里的修正系数γ的值为1.02。
[0123]
在本实施方式中，校验后的系统测试得到的单极天线有效高度与理论值对比如图4和图5所示，两者在数值上非常接近，从而有效证明了公式(19)及修正系数γ校验值的准确性。
[0124]
图6示意性地显示了本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下测量得到的对数周期传感器有效高度幅值与有效高度幅频特性的关系曲线。
[0125]
图7示意性地显示了本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下测量得到的对数周期传感器有效高度相位与有效高度相频特性的关系曲线。
[0126]
图8示意性地显示了采用现有技术的脉冲测量系统测得的对数周期传感器有效高度。
[0127]
为了验证本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统的准确性，在本实施方式中，先采用本发明所述的系统进行具体的检测测量，以得到测量结果。测试完成后，再采用现有技术中的脉冲测量系统对同一特高频传感器进行测量，得出对应的测量结果，将该测试结果与上述采用本发明所述的系统所得到的测量结果进行对比，以判断本发明所述系统的准确性。
[0128]
在进行准确性测试试验时，本发明所述的系统所要进行检测的特高频传感器为对数周期传感器，该对数周期传感器的电路板部分长132mm，宽50mm，且其置于铝制中空外壳内。
[0129]
需要说明的是，对数周期传感器采用非频变结构，且拥有很宽的阻抗带宽，其是一种超宽带天线。在采用本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统进行测试前，在对数周期传感器的电路板表面覆盖环氧树脂材料，同时需要在四周设置导电泡绵带以屏蔽外部电场干扰。此外在测试前，还需要对矢量网络分析仪进行校准以消除测试线缆的影响，保证测试结果的准确。
[0130]
采用本发明所述的系统对对数周期传感器性能进行测试时，系统中矢量网络分析仪的输出功率为10dbm，测试频率10-3000mhz，扫描点数为300点。矢量网络分析仪获得s
21
(ω)参数曲线后，通过公式(19)即可计算得到传感器的有效高度曲线，如图6和图7所示。
[0131]
如图6所示，图6中显示的是对数周期传感器有效高度的幅值，其在300-1500mhz范围内的平均有效高度为7.37mm。如图7所示，图7显示的是对数周期传感器有效高度的相位，在原有频域有效高度表征体系中通常只关心幅值，相位信息往往被忽略。然而为了获得传感器的时域特性，相位信息不可或缺。
[0132]
为了验证本发明所述的系统的准确性，另外还可以使用现有技术中的脉冲测量系统对同一传感器进行有效高度幅值曲线的测量，控制测量范围为0-2000mhz，从而得到对应的测试结果，测试结果如图7所示。
[0133]
结合参考图8，如图8所示，使用现有技术中的脉冲测量系统得到该对数周期传感器在300-1500mhz范围内的平均有效高度为7.06mm。将该测试结果与上述图6中采用本发明所述的系统所得到的测试结果进行对比可以发现，两者的平均有效高度非常接近，同时有效高度幅值曲线相似，其在500mhz和1400mhz均出现局部最大值，且在1500mhz后有较大下
降。
[0134]
由此可见，本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统的测试结果相当准确。
[0135]
图9示意性地显示了本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下测量得到的对数周期传感器脉冲响应函数测量值与仿真值对比。
[0136]
图10示意性地显示了本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统在一种实施方式下对数周期传感器时域参数的提取。
[0137]
相应地，在采用本发明所述的系统对对数周期传感器性能进行测试时，为了获得对数周期传感器的时域参数，可以根据公式(13)构造因果有效高度函数h
+
(ω)，并对其进行离散傅里叶反变换求解析脉冲响应函数h
+
(t)，如上述公式(20)所示。
[0138]
需要说明的是，公式(20)中的时间分辨率δt与频谱采样范围有关，若测试的上限频率为f
max
，则δt＝1/f
max
。在3ghz的测试上限频率下，δt仅为0.33ns，难以提取有效的时域参数，为此需对测试数据进行补零操作。在0-10mhz和3-20ghz内以10mhz为间隔进行补零，此时的δt为0.05ns。
[0139]
离散傅里叶反变换的结果为复数，取实部后得到脉冲响应函数h(k)。图9所示为截取前15ns的结果，图9中的虚线部分为电磁仿真软件cst数值仿真计算的结果；实线部分为对数周期传感器脉冲响应函数测量值。通过观察图9可以发现，测量值与仿真值两者幅值同时在7ns左右开始均趋向于0，且前五个振荡波形非常接近，此后出现的偏差可能由仿真模型与实际测试环境的差异引起，该偏差对最后时域参数提取结果影响不大。
[0140]
提取时域参数前可以先对解析脉冲响应函数进行取模运算，获得脉冲响应包络。由公式(14)～公式(16)提取出包络峰值、包络宽度和振荡时间这三个时域参数，如图10所示。在本实施方式中，采用本发明所述的系统进行测试的对数周期传感器在0.55ns出现峰值，其包络峰值p为0.0268m/ns，包络宽度τ
fwhm
为0.60ns，振荡时间的参数α取为0.25，则τ
α＝0.25
为1.45ns。
[0141]
为了更好地说明本发明所述用于特高频传感器性能校验的系统的应用情况，利用某厂商生产的特高频传感器作为参考传感器，进行性能参数测量，并与本发明所述的对数周期传感器进行对比，以进行进一步说明。
[0142]
在此次测试中，用某厂商生产的特高频传感器作为参考传感器，进行性能参数测量，并与本发明所述的对数周期传感器进行对比，如表1所示。
[0143]
表1显示了对数周期传感器与参考传感器分别的性能参数。
[0144]
表1.
[0145]
传感器类型p/(m/ns)τfwhm/nsτ
α
＝0.25/ns平均有效高度/mm对数周期传感器0.02680.601.457.06参考传感器0.03031.150.6510.33
[0146]
为了验证本发明所述的用于特高频传感器性能校验的系统对传感器性能的表征效果，可以通过实验采集表1中两种传感器对同一局部放电脉冲的时域响应信号波形。
[0147]
在实验过程中，实验信号源为局部放电脉冲模拟装置，控制脉冲电流上升时间在0.7～1ns之间。传感器输出信号经相同长度的同轴电缆接入tektronix dpo70604b高速示波器，其模拟带宽为6ghz，采样率25gs/s。
[0148]
在进行实验前，需要将对数周期传感器和参考传感器并排放置，信号源位于两者连线的垂直平分线上，确保信号源与各传感器的距离相同。实际实验过程中，控制距离约为3.5m，使得传感器位于特高频频段的远场区。
[0149]
实验结果如图11，图11示意性地显示了两种传感器的模拟局部放电实测结果。
[0150]
如图11所示，图11中的上方曲线为对数周期传感器检测到的信号，图11中的下方为参考传感器检测到的信号。对数周期传感器与参考传感器两者的峰值分别为616.0mv与742.8mv，比值为0.83，与包络峰值p的表征结果一致。将信号前几个脉冲进行叠加对比可以发现，参考传感器信号的脉冲较对数周期传感器信号的脉冲有所拓宽，上升时间也更长，与包络宽度τ
fwhm
的表征结果一致。
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此外，由于对数周期传感器具有更大的振荡时间τ
α＝0.25
,从图11中可以观察到对数周期传感器信号比参考传感器信号有更明显的拖尾现象和更长时间的振荡。综上所述可以看出，本实施例中的对数周期传感器相较于作为对比的参考传感器，其检测稳定性较好。
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需要说明的是，本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本技术文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。
[0153]
此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
[0154]
还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。