一种高功率气体激光器的电场态势测试系统及测试方法

本发明设计高功率气体激光器技术领域，具体涉及一种高功率气体激光器的电场态势测试系统及测试方法。

背景技术：

高功率气体激光器工作于高电压、大电流条件下，在激光发射过程中会伴随着强烈的电场辐射，对工作于同一空间的电子信息类装备造成严重的电磁兼容问题。传统上，高功率气体激光器需要一个单独的电磁屏蔽方舱以对其强烈的电场辐射进行屏蔽，但随着装备集成化发展的高要求，需要研究无电磁屏蔽方案下系统集成后的电磁兼容问题，解决该问题的前提就是获取高功率气体激光器的电场态势情况。

目前获取高功率气体激光器电场态势的方法主要是采用手持式电场辐射探头测量部分可测点，结合小环路电场辐射方程修正获取激光器的电场态势。但是，人工手持探头导致测试点的定位精度差，小环路电场辐射方程本身计算精度差，结合有限点的测量结果，无法获取详细的电场态势。而且，激光器工作中的强电场对人体也具有一定程度的健康损伤。

技术实现要素：

基于目前获取高功率气体激光器电场态势的方法所存在的问题，本发明提供一种高功率气体激光器的电场态势测试系统，所述电场态势测试系统包括：矢量电场传感器、位移传感模块、控制模块、驱动模块、定位模块、传输模块以及采集模块；

所述控制模块用于控制所述驱动模块运动，所述驱动模块用于驱动所述定位模块运动，所述定位模块用于将所述矢量电场传感器定位至定位点；

所述位移传感模块用于检测所述矢量电场传感器的坐标信息；

所述矢量电场传感器用于测量电场辐射的矢量结果；

所述矢量电场传感器用于测量所述定位点的电场信息；

所述采集模块用于实时采集所述电场信息，所述传输模块用于实时将所述电场信息传输至所述控制模块。

一些实施例中，所述定位模块包括伸缩杆和竖杆，所述伸缩杆固定设置于所述竖杆上，所述矢量电场传感器固定设置于所述伸缩杆上。

一些实施例中，所述伸缩杆和所述竖杆上均设有刻度。

一些实施例中，所述位移传感模块包括第一位移传感器和第二位移传感器，所述第一位移传感器设置于所述竖杆上，所述第二位移传感器设置于所述伸缩杆上。

一些实施例中，所述驱动模块包括第一电机驱动系统和第二电机驱动系统；所述第一电机驱动系统驱动所述竖杆在第一方向运动，所述第二电机驱动系统驱动所述伸缩杆在第二方向运动，所述第二方向与所述第一方向垂直。

一些实施例中，所述传输模块包括光纤传输系统，所述采集模块包括场强监视器。

一些实施例中，所述控制模块包括计算机，所述计算机还用于存储所述电场信息，生成电场态势分布。

一些实施例中，所述控制模块与所述采集模块设置于屏蔽测试环境内。

另一方面，本发明还提供一种高功率气体激光器的电场态势测试方法，所述电场态势测试方法包括步骤：

s1、将位移传感模块的测量结果与真实空间的坐标值对应；

s2、通过控制模块控制驱动模块运动，所述驱动模块驱动所述定位模块运动；

s3、通过所述定位模块运动，带动所述矢量电场传感器定位至定位点，所述位移传感器装置将所述矢量电场传感器所在定位点的位置信息传送至所述控制模块；

s4、所述矢量电场传感器探测所在定位点的电场信息，所述采集模块实时采集所述电场信息，所述传输模块将所述电场信息传传输至所述控制模块；

s5、重复执行步骤s2-s4，获得多个所述电场信息；

s6、所述控制模块通过多个所述电场信息生成电场态势分布。

一些实施例中，所述驱动模块驱动所述定位模块在第一方向和第二方向运动，所述第二方向与所述第一方向垂直。

本发明提供的高功率气体激光器的电场态势测试系统及测试方法，一方面能够精确定位测试点，并通过大量空间分布均匀的测试结果获得电场态势分布；另一方面可以有效避免现有测试方法中存在人身伤害的问题。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的一种高功率气体激光器的电场态势测试系统的原理示意图。

图2为本发明具体实施方式的一种高功率气体激光器的电场态势测试方法的流程示意图。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1所示，本发明具体实施方式中提供一种高功率气体激光器的电场态势测试系统，被测气体激光器的特点是体积庞大，由气体放电效应泵浦激光辐射，而本发明具体实施方式所提供的电场态势测试系统尤其适用于针对这种气体激光器进行电场态势的测试。

具体实施方式中，电场态势测试系统包括：矢量电场传感器、位移传感模块、控制模块、驱动模块、定位模块、传输模块以及采集模块；控制模块用于控制驱动模块运动，驱动模块用于驱动定位模块运动，定位模块用于将矢量电场传感器定位至定位点；位移传感模块用于检测矢量电场传感器的坐标信息；矢量电场传感器用于测量电场辐射的矢量结果；矢量电场传感器用于测量定位点的电场信息；采集模块用于实时采集电场信息，传输模块用于实时将电场信息传输至控制模块。

具体的实施方式中，定位模块包括伸缩杆和竖杆，伸缩杆固定设置于竖杆上，矢量电场传感器固定设置于伸缩杆上，竖杆控制伸缩杆的z轴坐标，伸缩杆控制矢量电场传感器的x轴及y轴坐标。伸缩杆和竖杆上均设有刻度。位移传感模块包括第一位移传感器和第二位移传感器，第一位移传感器设置于竖杆上，第二位移传感器设置于伸缩杆上。

具体的实施方式中，驱动模块包括第一电机驱动系统和第二电机驱动系统；第一电机驱动系统驱动竖杆在第一方向运动，第二电机驱动系统驱动伸缩杆在第二方向运动，第二方向与第一方向垂直。具体的，第一方向可以为图1中所示的y轴方向，第二方向可以为图1中所示的z轴方向，第一驱动系统可以包括第一电机，第二驱动系统可以包括第二电机，优选的实施方式中，第一电机和第二电机均可以为步进电机。

具体的实施方式中，传输模块包括光纤传输系统，采集模块包括场强监视器。通过竖杆和伸缩杆所构成的定位装置将矢量电场传感器定位至某一定位点后，通过矢量电场传感器探测当前定位点的电场信息，光纤传输系统实时传输电场信息，如电场测试信号等至场强监视器，场强监视器则采集实时的电场测试信号；控制模块包括计算机，通过计算机控制第一电机和第二电机，通过第一电机和第二电机分别驱动竖杆和伸缩杆运动，通过计算机还可以存储矢量电场传感器所探测到的电场信息，并生成电场态势分布。

具体实施方式中，通过竖杆和伸缩杆所构成的定位装置将矢量电场传感器定位至多个不同的定位点后，通过矢量电场传感器探测多个不同定位点相应的多个不同的电场信息，计算机基于所存储的多个不同的电场信息，通过计算机内集成的相应电场态势分布生成软件，可以进而生成电场态势分布。

优选的实施方式中，控制模块与采集模块设置于屏蔽测试环境内，具体的，场强监视器和计算机可以集成于屏蔽测试室内，测试人员可以在屏蔽测试室内进行操作，进而完全避免了电磁辐射对测试人员的人身伤害问题。

另一方面，本发明具体实施方式中还提供一种高功率气体激光器的电场态势测试方法，如图2所示，电场态势测试方法包括步骤：

s1、将位移传感模块的测量结果与真实空间的坐标值对应；

s2、通过控制模块控制驱动模块运动，驱动模块驱动定位模块运动；

s3、通过定位模块运动，带动矢量电场传感器定位至定位点，位移传感器装置将矢量电场传感器所在定位点的位置信息传送至控制模块；

s4、矢量电场传感器探测所在定位点的电场信息，采集模块实时采集电场信息，传输模块将电场信息传传输至控制模块；

s5、重复执行步骤s2-s4，获得多个所述电场信息；

s6、所述控制模块通过多个所述电场信息生成电场态势分布。

具体的实施方式中，步骤s1中将位移传感模块的测量结果与真实空间的坐标值对应的具体过程包括：在初始状态下，先选取被测气体激光器的相对坐标系，具体通过设置能够将被测气体激光器合围的四个虚拟测试面，分别进行测试；在测量每一个虚拟测试面的电场辐射时，均以这个面为基准设置坐标系。

具体实施方式中，定位装置包括竖杆与伸缩杆，伸缩杆固定设置于竖杆上，矢量电场传感器固定设置于伸缩杆上，伸缩杆和竖杆上均设有刻度。如图1所示，初始状态下，矢量电场传感器的位置为(0,y,0)，其中，y为竖杆的位置，矢量电场传感器此时处于未移动状态，坐标为0；伸缩杆未移动，此时，第一位移传感器为0，第二位移传感器为0；当伸缩杆向上移动，即向z轴方向移动时，移动z个单位，则第二位移传感器返回参数为z；当伸缩杆向y轴方向移动k个单位时，第一位移传感器返回参数为k，此时矢量电场传感器的坐标为(0,y-k,z)，由此建立起位移传感模块的测量结果与真实空间的坐标值之间的对应关系。

具体实施方式中，传输模块包括光纤传输系统，采集模块包括场强监视器，控制模块包括计算机，驱动模块包括第一驱动系统和第二驱动系统；步骤s2-步骤s4则具体包括：驱动模块驱动定位模块运动具体包括第一驱动系统和第二驱动系统分别驱动定位模块在第一方向和第二方向运动，第二方向与第一方向垂直。具体的，驱动模块包括第一电机和第二电机，第一电机驱动竖杆在y轴方向移动，通过竖杆上面设置的第一位移传感器可以回传竖杆在y轴方向的位移；第二电机驱动伸缩杆在z轴方向移动，通过伸缩杆上面设置的第二位移传感器，可以回传伸缩杆在z轴方向的位移。通过竖杆和伸缩杆的移动，带动矢量电场传感器至某一定位点，通过第一位移传感器和第二位移传感器将矢量电场传感器当前所在定位点的具体位置信息传送至计算机。进一步的，矢量电场传感器对当前所在定位点的电场信息进行探测，探测后通过光纤传输装置将电场信息传输至计算机中。重复执行步骤s2-s4，获得多个所述电场信息，计算机通过多个电场信息生成电场态势分布。

本发明具体实施方式所提供的电场态势测试方法中，开始测量时，测试人员通过计算机控制竖杆及伸缩杆移动到某一位置，计算机回传当前矢量电场传感器的坐标点信息。被测气体激光器开机工作，矢量电场传感器测量当前位置点的电场信息，再通过光纤传输装置传输至场强监视器，计算机采集当前的电场信息并存储。重复上述过程，在遍历足够多个位置点后，计算机通过任选一种科学绘图软件，即可绘制出被测气体激光器的电场态势分布图，具体的，电场态势图可以是时域的，也可以是频域的。测量过程中，虽然第一位移传感器和第二位移传感器在不同位置时，时间轴上无法统一初始点，但是由于高功率气体激光器工作方式为脉冲式，只要测试结果在时间轴上从周期起始点截取即可，在计算机内通过快速傅里叶变换(fastfouriertransform，简称fft)即可获取频域信息。

本发明具体实施方式提供的高功率气体激光器电场态势测试系统及测试方法，一方面能够精确定位测试点，并通过大量空间分布均匀的测试结果获得电场态势分布；另一方面可以有效避免现有测试方法中存在人身伤害的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。