瞬態磁場微分傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型是一種瞬態磁場微分傳感器，包括一環形天線支撐部、一電磁屏蔽管和一電磁屏蔽輸出盒相互連接形成一殼體。該瞬態磁場微分傳感器包括兩個同軸電纜，以及一具有一側面開口的開環金屬筒，所述兩個同軸電纜環繞該開環金屬筒對稱設置，形成一半封閉環形線圈，該環形線圈及所述開環金屬筒設置于所述殼體中形成一感測天線。在所述環形天線支撐部內，所述兩個同軸電纜環繞所述開環金屬筒對稱地圍成一半封閉環形線圈且該兩個同軸電纜的端點間隔設置。在所述兩個同軸電纜的相互間隔設置的端點，任何一個線纜的同軸纜芯與另外一個同軸電纜的屏蔽層通過導電連接。所述開環金屬筒的側面開口的相對的兩個邊分別于所述兩個同軸電纜的屏蔽層電連接。
【專利說明】瞬態磁場微分傳感器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種傳感器，特別涉及到一種瞬態磁場微分傳感器。
【背景技術】
[0002]隨著科技的進步，越來越多的電子設備能產生瞬態電磁場，該瞬態電磁場會對其它電子設備產生電磁干擾，成為干擾源。因此，如何檢測這些干擾源及其強度從而采取保護和屏蔽措施就顯得越來越迫切了。而利用瞬態磁場傳感器探測瞬態磁場就可以實現這一目標。
[0003]根據不同的物理定律或物理現象，比如磁感應、電磁效應、核子運動、超導量子干涉、磁致效應和磁光效應等，可以制作出不同特點的磁場傳感器。它們適用于探測的磁場強度有所不同、也有不同的靈敏度、頻響特性和適用領域。這其中，用法拉第電磁感應定律制作的瞬態磁場微分傳感器可以測量高頻、高強度的磁場，是較理想的高功率瞬態磁場傳感器。
[0004]這種傳感器是利用變化的磁場感應出感生的電場，產生可測量的環向電勢差。在滿足感應線圈小尺寸，即遠小于變化磁場的最高頻率對應的波長的情況下，測量區域內的平均磁場變化率與其中心點的磁場變化率近似相等。所以可以用感應項圈產生的感應電壓來間接測量出該區域中心處的磁場變化率，再通過對其進行積分處理就可以得到該點的磁場強度。但是，由于實際的磁場環境中均存在的電場會對感應的電壓信號產生干擾作用，使得如何屏蔽電場的干擾作用成為了決定瞬態磁場微分傳感器是否可以準確測量磁場信號的關鍵因素。
實用新型內容
[0005]為了克服電場的干擾作用對瞬態磁場微分傳感器的影響，本實用新型提供了一種用同軸電纜作為磁場感應天線的高功率瞬態磁場微分傳感器。它能夠有效避免電場對磁場測量的影響，同時還能夠獲得較高高的帶寬。
[0006]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種瞬態磁場微分傳感器，包括一環形天線支撐部、一電磁屏蔽管和一電磁屏蔽輸出盒相互連接形成一殼體，該瞬態磁場微分傳感器進一步包括兩個同軸電纜，以及一具有一側面開口的開環金屬筒，所述兩個同軸電纜環繞該開環金屬筒對稱設置，形成一半封閉環形線圈，所述開環金屬筒與所述半封閉環形線圈設置于所述環形天線支撐部殼體中形成一感測天線，該兩個同軸電纜的另一端穿過所述電磁屏蔽管進入電磁屏蔽輸出盒，并從所述電磁屏蔽輸出盒分離引出，在所述環形天線支撐部內，所述兩個同軸電纜對稱地圍成一半封閉環形線圈且該兩個同軸電纜的端點間隔設置，在所述兩個同軸電纜的相互間隔設置的端點，任何一個線纜的同軸纜芯與另外一個同軸電纜的屏蔽層通過導電連接，所述開環金屬筒的側面開口具有兩個間隔相對的邊，分別于所述兩個同軸電纜的屏蔽層電連接。
[0007]與現有技術比較，本實用新型高功率瞬態磁場微分傳感器巧妙地利用了同軸電纜的屏蔽作用克服電場的干擾，把感應出的電壓信號經過同軸電纜傳輸出來。同時，相比普通的小環天線，該瞬態磁場微分傳感器的輸出信號在與示波器等檢測設備連接時，直接用SMA連接頭即可，有效降低信號的衰減和防止信號發生畸變。而且，與一般的無源器件一樣，這種傳感器本身不存在測量的磁場強度的上限。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為本實用新型瞬態磁場微分傳感器的結構示意圖。
[0009]圖2為本實用新型瞬態磁場微分傳感器的分解結構圖。
[0010]圖3為本實用新型瞬態磁場微分傳感器的天線支撐部的結構示意圖。
[0011]圖4為本實用新型瞬態磁場微分傳感器的天線支撐部的蓋體的結構示意圖。
[0012]圖5為本新型瞬態磁場微分傳感器的電磁屏蔽銜接頭與電磁屏蔽管的結構示意圖。
[0013]圖6為本實用新型瞬態磁場微分傳感器的電磁屏蔽輸出盒的結構示意圖。
[0014]圖7為本實用新型瞬態磁場微分傳感器的電磁屏蔽輸出盒的分解結構示意圖。
[0015]圖8為本實用新型瞬態磁場微分傳感器的電磁屏蔽輸出盒與電磁屏蔽管之間的固定板的示意圖。
[0016]圖9為同軸電纜作磁場天線的電流分布示意圖。
[0017]圖10為本實用新型瞬態磁場微分傳感器的感測天線的原理示意圖。
[0018]圖11為本使用新型瞬態磁場微分傳感器的感測天線的開環金屬筒的示意圖。
[0019]圖12為本實用新型瞬態磁場微分傳感器的等效電路圖。
[0020]圖13為本實用新型瞬態磁場微分傳感器的簡化電路。
[0021]圖14為本實用新型瞬態磁場微分傳感器的磁場傳感器輸出電壓波形(示波器顯示)。
[0022]圖15為本實用新型瞬態磁場微分傳感器的輸出信號積分后波形。
[0023]圖16為本實用新型瞬態磁場微分傳感器的圖靈敏度校準曲線。
[0024]圖17為本實用新型瞬態磁場微分傳感器的輸出信號積分前后波形放大圖。
[0025]主要元件符號說明
[0026]
_天線支撐部110
圓帽殼體結構_11
電磁屏蔽管
_螺紋電磁屏蔽輸出盒_30
電磁屏蔽銜接頭通孔金屬固定板_70
竟一固定孔W
竟二固定孔?Γ
感狽!|天線_80
瞬態磁場微分傳感器 100
蛋二筒形部Τ?0
方形凹槽_112
延伸平臺IiiZ軍￥閉環形平臺|115
缺口_116
車封閉空間11互蛋三筒形部Τ?9
開口_120
蓋體封閉空間M
殼體_310
輸入孔第三固定孔^
Il出孔同軸電纜_810
導線棄卻金屬筒|820
[0027]如下【具體實施方式】將結合上述附圖進一步說明本實用新型。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的闡述，參照附圖。應理解，這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內容后，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0029]請參閱圖1及圖2，本實用新型提供一種瞬態磁場微分傳感器100，其包括一環形天線支撐部10、一電磁屏蔽管20、一電磁屏蔽輸出盒30、以及一感測天線80。所述環形天線支撐部10，所述電磁屏蔽管20，及所述電磁屏蔽輸出盒30相互連接形成一殼體結構。所述感測天線80包括兩個相互對稱設置的同軸電纜810，以及一具有側面開口的開環金屬筒820設置于所述殼體結構之中。所述兩個同軸電纜810的一端間隔對稱，環繞所述開環金屬筒820圍成一半封閉環形線圈設置于所述環形天線支撐部10。僅僅在所述兩個同軸電纜810的一個端點，任何一個同軸電纜810的纜芯與另外一個線纜的屏蔽層通過導線電連接。所述開環金屬筒820的側面開口處相對的兩個邊，分別與所述兩個同軸電纜810的電磁屏蔽層電連接。所述兩個同軸電纜810相對所述開環金屬筒820對稱設置，并且兩個同軸電纜810端點的間隔與所述開環金屬筒820的側面開口一致。所述兩個同軸電纜810的另一端穿過所述電磁屏蔽管20進入電磁屏蔽輸出盒30，并從所述電磁屏蔽輸出盒30分離引出。
[0030]請參見圖3，所述環形天線支撐部10為中空的結構，用于收納并固定所述兩個同軸電纜810圍成的半封閉環形線圈，以及所述開環金屬筒820。該環形天線支撐部10由兩個具有相同結構的圓帽殼體結構11相互扣合形成。該環形天線支撐部10的側面具有一開口 120，用于引出所述兩個同軸電纜810。
[0031]請參見圖4，所述圓帽殼體結構11包括一個第一筒形部110以及一個第二筒形部119，該第一筒形部110和所述的第二筒形部119共同定義一個半封閉空間118。該半封閉空間118用于收納所述開環金屬筒820，以及對稱環繞該開環金屬筒820的兩個同軸電纜810所形成的半封閉環形線圈。所述第一筒形部110和第二筒形部119相互連接形成所述圓帽殼體結構11。所述第一筒形部110的直徑略大于所述同軸電纜810和所述開環金屬筒820的直徑之和。所述第二圓筒部119的直徑略大于所述開環金屬筒820的直徑。所述第一筒形部110的內部具有一個環形的半封閉環形平臺115。該半封閉環形平臺115具有兩個對稱設置的延伸平臺114，一個方形凹槽112，以及一個缺口 116。所述方形凹槽112將兩個延伸平臺114連通。所述缺口 116與所述方形凹槽112對稱設置。將所述兩個圓帽殼體結構11形成有半封閉環形平臺115的表面相對扣合后，形成所述環形天線支撐部10，所述兩個相互扣合的缺口 116形成一個開口 120。
[0032]所述開環金屬筒820為具有一厚度的金屬片制成，其可以是金、銀、銅、鐵、鋁等材料制成。開環金屬筒的形狀不限，可以是可以是方形、長方形、三角形、梯形、圓形、或者橢圓形。本實施例中，該開環金屬筒820為圓筒，為銅制成。所述同軸電纜810包括纜芯，以及環繞纜芯的電磁屏蔽層，對于電磁場有較好的電磁屏蔽作用。所述開環金屬筒820的一半設置在一個所述圓帽殼體結構11定義的半封閉空間118中，所述兩個同軸電纜810對稱環繞所述開環金屬筒820設置于所述半封閉環形平臺115，形成一個般封閉環形線圈。每一同軸電纜810從該半封閉環形平臺115的方形凹槽112開始，沿著一個所述延伸平臺114排布，并從所述缺口 116引出。所述兩個同軸電纜810的端點在所述方形凹槽112間隔相對設置。任何一個同軸電纜810的纜芯與另外一個同軸電纜810的屏蔽層在所述方形凹槽112中通過導線812電連接，該方形凹槽112用于收納所述導線812。所述開環金屬筒820的側面開口與所述兩個同軸電纜810的端點的間隔相對應，并且所述開環金屬筒820的側面開口的兩個相對的邊分別與所述兩個同軸電纜810的屏蔽層電連接。
[0033]所述兩個蓋體130的固定方式不限，可以用粘結劑固定，也可以采用機械固定，如鉚釘或者卡扣的方式，或者也可以通過一體成型的方式形成一個整體。
[0034]可以理解，上述環形天線支撐部10的第一筒形部110、第二筒形部119第一及其半封閉環形平臺115的形狀不限，配合開環金屬筒820的形狀及大小選擇。該半封閉環形平臺115的形狀可以是方形、長方形、三角形、梯形、圓形、或者橢圓形。該環形天線支撐部10為絕緣材料制成，其目的是為了收納并固定所述開環金屬筒820，以及所述兩個同軸電纜810形成的半封閉環形線圈。由于磁場感測天線80的靈敏度與其半封閉環形線圈的面積直接相關，因此為了讓半封閉環形線圈的形狀和面積保持不變，需要一定的固定裝置。而且該裝置不能干擾磁場天線所測的磁場，所以對其材料的電特性有一定的要求。因此，該環形天線支撐部10應當為硬度較強的絕緣材料制成，如尼龍6，尼龍66，環氧板，膠木板，聚四氟乙烯，有機玻璃等。高強度的絕緣材料不會變形本實施例中，該環形天線支撐部10及其半封閉環形平臺115為圓形，其材料為聚四氟乙烯，因為它的介電常數在很寬的頻率范圍內都很低，所以對電磁場的影響很小，而且機械強度足夠高。
[0035]所述兩個同軸電纜810從所述環形天線支撐部10的開口 120引出后，進入所述電磁屏蔽管20中。該電磁屏蔽管20的一端與所述環形天線支撐部10的開口 120相連接。該電磁屏蔽管20具有電磁屏蔽作用，可以防止所述同軸電纜810受到外界電磁場的干擾，影響信號傳輸。電磁屏蔽管20的兩端可以設置有環形螺紋22，用于與所述環形天線支撐部10及電磁屏蔽輸出盒30連接。所述該電磁屏蔽管20的材料為金屬，如金、銀、銅、鐵、鋁等。所述同軸電纜810在所述電磁屏蔽管20中沿直線延伸，并且其延伸線平分，所述半封閉環形線圈所在的面積。在一個實施例中，該電磁屏蔽管20為鋁管。
[0036]請參見圖5，該電磁屏蔽管20可以通過一個電磁屏蔽銜接頭60連接固定。電磁屏蔽銜接頭60具有一通孔62。該電磁屏蔽銜接頭60的一端與所述環形天線支撐部10的開口 120相互匹配，從而可以固定于所述環形天線支撐部10。所述電磁屏蔽銜接頭60的另一端通孔62內表面可以形成內螺紋，從而與所述電磁屏蔽管20 —端的環形螺紋22相互匹配，使得所述電磁屏蔽管20的一端固定在電磁屏蔽銜接頭60。從而所述兩個同軸電纜810可以從所述環形天線支撐部10的開口 120進入該通孔62，并進入所述電磁屏蔽管20中。該電磁屏蔽銜接頭60的材料與所述電磁屏蔽管20相同。
[0037]請參見圖6及圖7，所述電磁屏蔽輸出盒30由兩個具有相同結構的殼體310組成，所述兩個殼體310相互扣合固定并定義一個封閉空間300。在該電磁屏蔽輸出盒30的一側具有一個輸入孔312,在該電磁屏蔽輸出盒30的相對一側具有兩個輸出孔316。所述電磁屏蔽管20的一端固定于所述輸入孔312，與所述電磁屏蔽輸出盒30連通，從而使得所述兩個同軸電纜810引入電磁屏蔽輸出盒30中，并從所述兩個輸出孔316分別引出。所述電磁屏蔽管20與該電磁屏蔽輸出盒30的固定方式不限，可以用粘結劑固定，也可以采用機械固定，如鉚釘或者卡扣的方式，或者也可以與所述電磁屏蔽輸出盒30通過一體成型的方式形成一個整體。該電磁屏蔽輸出盒30的材料與所述電磁屏蔽管20相同。
[0038]請參見圖8，所述電磁屏蔽管20可以通過一個金屬固定板70固定在所述電磁屏蔽輸出盒30形成有輸入孔312的側面。該金屬固定板70有4個第一固定孔72，以及I個第二固定孔74。該金屬固定板70的第二固定孔74與所述電磁屏蔽輸出盒30的輸入孔312對應，4個第一固定孔72與所述電磁屏蔽輸出盒30形成有輸入孔312的一側上的4個第三固定孔313對應。電磁屏蔽管20形成有環形螺紋22的一端可以固定在所述金屬固定板70的第二固定孔74中。所述金屬固定板70通過螺絲固定在所述電磁屏蔽輸出盒30形成有輸入孔312的一側。可以理解，該電磁屏蔽輸出盒30的兩個輸出孔316可以分別設置SMA接口，從而使得所述兩個同軸電纜810可以直接和外部儀器相連。
[0039]請參閱圖9，由于同軸電纜810的金屬屏蔽層的導電性很好，使得其厚度d大于幾個趨膚深度δ，則高頻電磁場僅對金屬屏蔽層的外層產生影響，而對其內層和同軸電纜810的內導體沒有作用。這樣，參與磁場感應的同軸電纜810的屏蔽層外層產生的電流與其內層電流不會混流。附圖9中，1、3表示金屬屏蔽層，它們區域內的點畫線表示屏蔽層內外兩層的分界線，2是內導體。彳和組成同軸傳輸線的電流則表示磁場變化感應出來的電流，也叫輻射電流。
[0040]附圖10給出了這種感測天線80的示意圖，它可以等效為兩個并聯的電感組成:一個開環金屬筒形天線和一個同軸電纜的屏蔽層外層天線。對于高頻磁場，在附圖10中，同軸電纜的屏蔽外層A — C — B構成環狀的磁場天線，得到磁感應電壓Uab (表示外屏蔽層電壓)，對應有(表示內屏蔽層電壓)，兩者完全相等。這樣，Al與A 11 ,BI與B"分別是左右同軸電纜810的電壓信號輸入端,經過左右對稱的同軸傳輸線，輸出到E和F,并與D構成的輸出端。請參閱圖11，該開環金屬筒820的高度為h，其直徑為D。
[0041]假設E和F，與它們的公共端D (接地)分別接負載ZLl和ZL2，則有附圖12的等效電路。圖12中，Zl和Z2分別代表左右兩邊同軸電纜的金屬屏蔽外層作為磁場天線產生的阻抗。如果左右嚴格對稱則Z1=Z2=0.5Z，Z是總的阻抗，包括電感和電阻。
[0042]當環半徑R相比所測量磁場最高頻率成分的波長λ min足夠小時，一般要求環半周長//2的電長度Θ〈10°，
5=(//2)/4?g360° <10°
0043(I)
4 R / < I / (36ττ) 4 D 36πΜ
[0044]此時Z的電抗遠遠大于電阻，可用其電感LC產生的感抗的近似值代替Ζ。
[0045]LC近似值:
[0046]Ir = ^111(?-2) (H)⑵
[0047]而對于用金屬良導體作成的開環圓筒形天線，它的的電感表達式如下(考慮在其環向方向電流變化引起的感應電壓):
[0048]Le = M = M^l (3)
h 4k
[0049]而相比之下它的電阻可以忽略不計。
[0050]一般來說，只要圓筒天線的高度h取得較合適，則有l￡ ?4 ,由于它們的并聯關系，所以總的磁場天線的電感L取決有圓筒形天線的環向電感，即。
[0051]由于屏蔽層在徑向上沒有電流，所以在附圖12中內外層在徑向上等勢。因為CAl(或c A ”)段的同軸電纜的屏蔽層外層是磁場天線，所以這段屏蔽層不等勢，這對于附圖11中電壓信號傳輸的理解很重要。而CE (或⑶)段的同軸電纜屏蔽層是等勢的，均接地。再通過同軸電纜的屏蔽層內層和內導體組成的傳輸線，得到
[0052]
I/細,?
[0053]同理也有，
[0054]
^F1Bl = =^ BA
[0055]得到輸出電壓，
[0056]U= Usf = Um - U^Usa -(-UaJ = IUsa ⑷
[0057]因此對滿足⑴表達式的磁場，U、。如果還有Zu=Zu=Zc^Ztl為同軸電纜的特性阻抗。如果負載匹配，則有如附圖13的簡化電路。
[0058]基于附圖13，對輸出電壓表達式進行傅立葉分析如下:
[0059]由輸出表達式:
[0060]
—綱1
=S(Jca)
2f0 /2 + JiyZi Li i+ 乙it
IjmL
[0061] 得到傳遞函數
[0062]
S(jffl) i 1, 4
2jmL
=φ?——L-,
1 IH——1-?2
'j //￠2,/4^1)
tail φ =~—~=-L=—
4sLf
4mL
[0063]可以證明，如果
7Π
[0064]/<0.6 (5)
AsL
[0065]貝Ij
797
[0066]#90°-//(^) = 900-^ (6)
[0067]同時傳遞函數可簡化為:
[0068]
ii(? 2為;?加(句
?(--?) = —CU
[0069]對I/O) = HiMB(Jm)傅里葉逆變得:
[0070]σ(0 = 2^Β(?-|-) (7)
[0071]所以，輸出信號U(t)是輸入磁場B (t)延遲2L/Z0后的微分，幅度2A就是靈敏度。
[0072]以上關于改進型莫比烏斯環磁場傳感器工作原理的分析的前提都是同軸電纜屏蔽層外層的趨膚效應使得磁場無法進入同軸電纜的內導體。而對于磁場中的甚低頻成分，趨膚效應不顯著，磁場可以穿過同軸電纜的金屬屏蔽層而進入內導體，分析會不一樣。但參考附圖1知道此時改進型莫比烏斯環磁場天線退化為兩個簡單的導線環，即B — C — A — BI — Al — B，再考慮(6)中ω趨于零的情況，則輸出表達式與(7)統一。
[0073]由于不管是高頻還是低頻電場，同軸電纜金屬屏蔽層都能夠有效地加以屏蔽，所以參考附圖1知道電場對改進型莫比烏斯環磁場天線的作用范圍恰好是一個封閉的圓，如果電場頻率也滿足(I)的約束式則電場就不會干擾磁場測量。
[0074]在磁場傳感器設計時，最主要的兩個指標是其帶寬和靈敏度，而對于高功率瞬態磁場傳感器來說，首先要考慮磁場傳感器的帶寬是否滿足需要，在此基礎上讓傳感器的靈敏度越高越好。下面給出要求傳感器帶寬在400MHz以上的具體設計流程:
[0075]通過前面原理分析知道，改進型莫比烏斯環作磁場天線在帶寬設計時需要考慮以下帶寬約束關系式，
[0076]^>36πΜ=^Κ—- (7)
[0077]/?.<Λ =0.6^=0.6-^ (8)
[0078]這樣，通過選擇合理的R，i■和Zci(—般50 Ω )，就能設計出相應帶寬的磁場傳感器。其中r，就是同軸電纜金屬屏蔽層的外半徑的選擇需要考慮實際有的尺寸。
[0079]比如選擇Harbour Industries產的型號為SS405的同軸電纜,其金屬屏蔽外徑D=2.1lmm,則r=l.05mm,特性阻抗為50 Ω ;設計R=7.75mm,軸線高度h=45mm,則估計設計的帶寬 BW=f0=453.07MHz，靈敏度 S=2A=377mm2。
[0080]可以通過標準橫電磁波發生裝置GTEM小室校準本實用新型提供的瞬態磁場微分傳感器100，主要是校準傳感器的靈敏度以及帶寬。在實驗中，在瞬態磁場微分傳感器100后端加入光電傳輸系統以便于信號長距離傳輸不衰減。
[0081]主要結果請參見圖14至圖17。圖14為把不同幅度的方波脈沖電壓給GTEM小室輸入端(圖中給出的是2kV)，傳感器在GTEM小室中有效區域里測出的電壓信號。圖15為輸出信號積分前后波形，其中輸入方波電壓幅度為2kV，脈寬為50ns，用數值積分的方法實現輸出電壓信號的積分操作。圖16為本實用新型瞬態磁場微分傳感器的圖靈敏度校準曲線，其中線性相關系數R=0.9963，需要把輸入電壓轉化為GTEM小室中的磁場強度，表達式為 B = K ,其 Φ U巾畐 S，hGTEM ,J、g Φ ilfi* 白勺 S。
圖17為本實用新型瞬態磁場微分傳感器的輸出信號積分前后波形放大圖。圖17中，積分波形的上升沿時間匕約為0.68ns，根據可以判斷出傳感器的帶寬約為514MHz。這個值大于設計時估計的453MHz，磁場傳感器的帶寬應該在400MHz以上，達到預期目標。
[0082]相比普通的小環天線構成的磁場微分傳感器，本實用新型高功率瞬態磁場微分傳感器巧妙地利用了同軸電纜的屏蔽作用克服電場的干擾，把感應出的電壓信號經過同軸電纜傳輸出來。同時，相比普通的小環天線，該瞬態磁場微分傳感器的輸出信號在與示波器等檢測設備連接時，直接用SMA連接頭即可，有效降低信號的衰減和防止信號發生畸變。而且，與一般的無源器件一樣，這種傳感器本身不存在測量的磁場強度的上限。
【權利要求】
1.一種瞬態磁場微分傳感器，包括一環形天線支撐部、一電磁屏蔽管和一電磁屏蔽輸出盒相互連接形成一殼體，其特征在于，該瞬態磁場微分傳感器進一步包括兩個同軸電纜，以及一具有一側面開口的開環金屬筒，所述兩個同軸電纜環繞該開環金屬筒對稱設置，形成一半封閉環形線圈，所述開環金屬筒與所述半封閉環形線圈設置于所述環形天線支撐部中形成一感測天線，該兩個同軸電纜的另一端穿過所述電磁屏蔽管進入電磁屏蔽輸出盒，并從所述電磁屏蔽輸出盒分離引出，在所述環形天線支撐部內，所述兩個同軸電纜對稱地圍成一半封閉環形線圈且該兩個同軸電纜的端點間隔設置，在所述兩個同軸電纜的相互間隔設置的端點，任何一個線纜的同軸纜芯與另外一個同軸電纜的屏蔽層通過導電連接，所述開環金屬筒的側面開口具有兩個間隔相對的邊，分別于所述兩個同軸電纜的屏蔽層電連接。
2.如權利要求1所述的瞬態磁場微分傳感器，其特征在于，所述環形天線支撐部包括相互對稱的扣合的兩個圓帽殼體結構，每個圓帽殼體結構包括一個第一筒形部以及一個第二筒形部相互連接，該第一筒形部和該第二筒形部共同定義一個半封閉空間用于收納所述開環金屬筒機所述兩個同軸電纜對稱環繞該開環金屬筒所形成的半封閉環形線圈。
3.如權利要求2所述的瞬態磁場微分傳感器，其特征在于，所述第一筒形部的內部具有一個環形的半封閉環形平臺，該半封閉環形平臺具有兩個對稱設置的延伸平臺、一個方形凹槽以及一個缺口，所述兩個圓帽殼體結構的第一筒形部的扣合后，所述兩個第一筒形部的蓋體的半封閉環形平臺的缺口形成一個開口。
4.如權利要求3所述的瞬態磁場微分傳感器，其特征在于，所述開環金屬筒的一半設置在所述圓帽殼體結構定義的半封閉空間中，所述兩個同軸電纜對稱環繞所述開環金屬筒設置于所述半封閉環形平臺，形成一個般封閉環形線圈，所述兩個同軸電纜的另一端從所述兩個蓋體的半封閉環形凹槽的缺口形成的所述開口中引出。
5.如權利要求4所述的瞬態磁場微分傳感器，其特征在于，所述兩個同軸電纜的另一端從所述開口引出進入所述電磁屏蔽管，所述兩個同軸電纜在所述電磁屏蔽管內部相互平行，并且所述電磁屏蔽管中心軸的延長線平分所述半封閉環形線圈，并過該半封閉環形線圈的中心。
6.如權利要求5所述的瞬態磁場微分傳感器,其特征在于,進一步包括一個電磁屏蔽銜接頭，該電磁屏蔽銜接頭與所述開口及所述電磁屏蔽管的一端相互匹配，將所述電磁屏蔽管的一端與所述環形天線支撐部固定，組成封閉結構。
7.如權利要求6所述的瞬態磁場微分傳感器，其特征在于，所述電磁屏蔽輸出盒具有相對的第一端和第二端，所述第一端具有一個輸入孔，所述第二端具有兩個輸出孔，所述電磁屏蔽管的另一端固定于所述電磁屏蔽輸出盒的第一端，并與所述電磁屏蔽輸入盒組成封閉結構，所述兩個同軸電纜由所述輸入孔進入所述電磁屏蔽輸出盒，并分別從所述兩個輸出孔引出。
8.如權利要求7所述的瞬態磁場微分傳感器，其特征在于，進一步包括兩個SMA連接頭固定于所述兩個輸出孔，所述兩個同軸電纜在所述屏蔽輸入盒的輸出孔引出的部分與所述SMA連接頭電連接。
9.如權利要求1所述的瞬態磁場微分傳感器，其特征在于，所述半封閉的環形線圈的形狀為方形、長方形、三角形、梯形、圓形或橢圓形。
10.如權利要求1所述的瞬態磁場微分傳感器，其特征在于，所述開環金屬筒為金、銀、銅、鐵或招制成。
【文檔編號】G01R33/02GK203930030SQ201420345337
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月26日 優先權日:2014年6月26日
【發明者】孟萃, 陳榮梅, 楊超 申請人:清華大學