一种便捷式可测频率电磁辐射测量仪及其频率测量方法技术

一种便捷式可测频率电磁辐射测量仪及其频率测量方法，电磁辐射测量仪包括了辐射信号采集模块、频率测量及功率检测模块以及智能终端的显示处理模块。其功能是能够实现：电磁辐射测量仪硬件通过USB与手机的连接，通过智能终端的控制操作实现对信号的频率与功率密度的测量。其中，频率测量及功率检测模块是利用两路分别包含衰减匹配模块、具有不同S21频率特性曲线的频率特性器件以及功率检测模块的电路构成，通过输出的两路电压的差值计算输入信号的频率。本发明专利技术方便普通用户的测量，不光可以获取电磁辐射强度，还可以得到电磁波频率信息，具有很大市场潜力。

A convenient and measurable frequency electromagnetic radiation measuring instrument and its frequency measurement method

A portable and measurable frequency electromagnetic radiation meter and its frequency measurement method are introduced. The electromagnetic radiation meter includes radiation signal acquisition module, frequency measurement and power detection module, and display module of intelligent terminal. Its function is able to be realized: the hardware of the electromagnetic radiation meter is connected to the mobile phone through USB, and the signal frequency and power density can be measured through the intelligent terminal's control operation. The frequency measurement and power detection module is respectively contained by two circuit attenuation matching module, S21 has the characteristics of different frequency curve of the frequency characteristics of the device and the power detection module, calculating the input signal by subtracting the two voltage of the output frequency. The invention is convenient for ordinary users, not only to obtain electromagnetic radiation intensity, but also to obtain the frequency information of electromagnetic wave, which has great market potential.

【技术实现步骤摘要】
一种便捷式可测频率电磁辐射测量仪及其频率测量方法
本专利技术属于频率测量
，涉及对电磁辐射的测量，为一种便捷式可测频率的电磁辐射测量仪及其频率测量方法。
技术介绍
随着我国经济的快速发展，信息化、电子化及信息化水平的提高，各种电器已经走遍千家万户。电器便捷了我们的生活，同样，它们也存在污染。这些电器都是由各种电路组成，都会存在产生各种不同频率的电磁辐射。手机，电脑，家电等辐射设备越来越多，电磁辐射呈快速增长的趋势。由此产生的电磁辐射污染日益得到人们的重视。随着人们对电磁辐射污染的重视，电磁辐射及频率特性认识越来越受到人们的普及，电磁辐射测量设备的需求量将会显著提高。现有电磁辐射测量设备存在的问题，无法确定当前信号的频率，或者说在不知道信号频率的情况下无法进行准确测量。现有设备存在的诸多缺陷，有的测量准确，但是价格昂贵，使用复杂；有的价格便宜，但是体积庞大且功能单一，不能同时测量电磁辐射强度和电磁波频率信息，使用不方便；有的使用便捷，但测量频段过窄；总体而言无法全面的满足个人对电磁辐射测量的需求。例如，专利CN201310410314.4“一种测量室内电磁辐射的测量装置及测量方法”公开的方案，采用电阻辐射传感器、PIC16F877单片机，根据室内环境电磁波的传播特点，将电磁波划分为三个频段，通过选择响应不同频率的探头实现不同频率的分段测试，而对于普通使用用户，在不知道所测频率范围时，则需要花费大量的时间来更换不同的探头，才能得到检测结果。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是：现有专业的电磁辐射测量设备价格昂贵，使用复杂，体积较大不适合操作，无法满足个人用户对自身电磁环境的检测需求，而低成本的家用电磁辐射测量设备不能同时测量电磁辐射强度和电磁波频率信息，检测程序繁琐，检测效果难以保证。本专利技术的技术方案为：一种便捷式可测频率的电磁辐射测量仪，包括辐射信号采集模块、频率测量及功率检测模块以及智能终端模块，辐射信号采集模块采集的信号输入频率测量及功率检测模块后分别进入两路测量检测电路，两路测量检测电路均为依次连接的衰减匹配单元、频率特性器件和功率检测模块，其中两路电路的频率特性器件具有不同S21频率特性曲线，功率检测模块将接收到的信号转化为直流模拟电平信号输出，两路测量检测电路输出电压值至智能终端模块，智能终端模块用于对得到的两路电压计算电压差，并根据电压差和输入频率之间的线性对数关系计算得到输入信号频率，即辐射信号采集模块采集的信号的频率。所述两路电路的频率特性器件，输入和输出功率比随频率升高时分别单调递减和单调递增，分别采用低通滤波器和高通滤波器在其阻带的频率特性来实现，低通滤波器和高通滤波器分别作为该频率特性器件。作为优选方式，功率检测电路采用的芯片是AD8313检测芯片。作为优选方式，频率特性频率测量及功率检测模块和智能终端模块集成在一个介质板上。进一步的，所述智能终端模块为基于Android操作系统的智能手机，具有USB-OTG-micro通用安卓手机接口，频率测量及功率检测模块的输出通过模数转换，转换成数字信号，通过OTG数据线与智能手机进行数据交互、电能传输，并进行数据显示。一种电磁辐射的频率测量方法，辐射采集装置的接收天线采集到辐射信号的功率P，功率P分两路处理，首先均通过衰减匹配单元调整输入阻抗，然后分别输入具有不同S21频率特性曲线的频率特性器件，再进入功率检测电路检波，功率检测电路将接收到的信号转化为直流模拟电平信号输出，功率检测电路的输出电压和它的输入功率是一个线性对数关系；其中两个频率特性器件的输入和输出功率比随频率升高时分别单调递减和单调递增，设两个频率特性器件的S21参数随频率变化函数分别为s1(f)和s2(f)，则功率检测电路的输出电压为：其中，k和c分别为所述线型对数关系中的比例常数和系数，v1和v2相减，得：将两个频率特性器件的S21参数随频率变化函数s1(f)和s2(f)的比值设为函数S(f)，此时，功率检测电路得到的电压差和输入频率之间为线性对数关系，函数S(f)通过对频率测量及功率检测模块预先完成的若干测试数据进行拟合确定，由此根据两路功率检测电路的输出电压差计算得到输入的辐射信号的频率。进一步的，通过功率检测电路得到的电压v1、v2，辐射信号的频率，以及频率、输入功率之间的线性对数关系式，得到输入功率值P，再将输入功率除以辐射测量仪中接收天线的有效面积，得到电磁辐射强度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术方法巧妙的通过两路功率检测电路得到的电压差来计算输入频率，实现了频率特性和电磁辐射强度的同时测量。辐射测量仪检测被测信号时，首先按照功率检测电路得到的电压差和输入频率之间的线性对数关系式得到被测信号的频率；再根据测得的频率，通过功率检测电路得到的电压v1或v2和频率、输入功率之间的线性对数关系式，得到输入功率，再将输入功率除以辐射测量仪中接收天线的有效面积，最终得到电磁辐射强度。(2)本专利技术具有体积小、成本低的特点，测量仪硬件结构简单，设备成本低，进一步将功率检测电路和频率特性结构集成在一个介质板上，更有利于辐射测量仪的小型化，测量仪内部无需电池，只需连接智能终端(智能手机)即可使用。附图说明图1为本专利技术测量仪的结构示意图。图2为本专利技术测量仪的频率测量及功率检测模块的电路示意图。图3为本专利技术测量方法的输入频率和电压差值关系图。具体实施方式如图1所示，一种便捷式可测频率电磁辐射测量仪，包括辐射信号采集模块、频率测量及功率检测模块以及智能终端模块，辐射信号采集模块采集的信号输入频率测量及功率检测模块后分别进入两路测量检测电路，两路测量检测电路均为依次连接的衰减匹配单元、频率特性器件和功率检测模块，其中两路电路的频率特性器件具有不同S21频率特性曲线，功率检测模块将接收到的信号转化为直流模拟电平信号输出，两路测量检测电路输出电压值至智能终端模块，智能终端模块用于对得到的两路电压计算电压差，并根据电压差和输入频率之间的线性对数关系计算得到输入信号频率，即辐射信号采集模块采集的信号的频率。首先，假设辐射测量计的接收天线直接连接在功率检测电路上。根据对功率检测芯片的实测和官方的文档可知，功率检测的输出电压v和它的输入功率P是一个线性对数关系，可以设为v＝klogP+c。那么输出电压就是输入功率P的一个函数，即V(P)，这种单一的功率-电压关系与频率不存在联系。k和c分别为比例常数和系数，可通过对功率检测芯片的实测数据进行拟合后确定。本专利技术中，设计了在功率检测电路输入端添加电路的方案，通过添加的电路结构在输入的功率中引入输入频率，则在功率检测电路的输出电压表示为V(f,P)。V(f,P)表示电压V与频率f和输入功率P的关系，表示为V＝klog(s1(f)P)+c，其中频率f和输入功率P未知，相当于二元函数，根据一路电压无法求解，所以通过电压v1和v2的差值消元，可得到电压差与频率的关系此时，输出电压就和输入频率有了联系。为了能够通过输出的电压计算输入信号的频率，需要知道在同频率的输入信号下的两个不同输出电压值。因此，本专利技术将一路输出改为两路，如图2所示，在测量仪的电路设计中，为了在工作频带上用两个输出电压计算输入频率而不存在两个解的情况，那么这两个输出电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便捷式可测频率的电磁辐射测量仪，其特征是包括辐射信号采集模块、频率测量及功率检测模块以及智能终端模块，辐射信号采集模块采集的信号输入频率测量及功率检测模块后分别进入两路测量检测电路，两路测量检测电路均为依次连接的衰减匹配单元、频率特性器件和功率检测模块，其中两路电路的频率特性器件具有不同S21频率特性曲线，功率检测模块将接收到的信号转化为直流模拟电平信号输出，两路测量检测电路输出电压值至智能终端模块，智能终端模块用于对得到的两路电压计算电压差，并根据电压差和输入频率之间的线性对数关系计算得到输入信号频率，即辐射信号采集模块采集的信号的频率。

【技术特征摘要】
1.一种便捷式可测频率的电磁辐射测量仪，其特征是包括辐射信号采集模块、频率测量及功率检测模块以及智能终端模块，辐射信号采集模块采集的信号输入频率测量及功率检测模块后分别进入两路测量检测电路，两路测量检测电路均为依次连接的衰减匹配单元、频率特性器件和功率检测模块，其中两路电路的频率特性器件具有不同S21频率特性曲线，功率检测模块将接收到的信号转化为直流模拟电平信号输出，两路测量检测电路输出电压值至智能终端模块，智能终端模块用于对得到的两路电压计算电压差，并根据电压差和输入频率之间的线性对数关系计算得到输入信号频率，即辐射信号采集模块采集的信号的频率。2.根据权利要求1所述的一种便捷式可测频率的电磁辐射测量仪，其特征是所述两路电路的频率特性器件，输入和输出功率比随频率升高时分别单调递减和单调递增，分别采用低通滤波器和高通滤波器在其阻带的频率特性来实现，低通滤波器和高通滤波器分别作为该频率特性器件。3.根据权利要求1所述的一种便捷式可测频率的电磁辐射测量仪，其特征是功率检测电路采用的芯片是AD8313检测芯片。4.根据权利要求1所述的一种便捷式可测频率的电磁辐射测量仪，其特征是频率特性频率测量及功率检测模块和智能终端模块集成在一个介质板上。5.根据权利要求1所述的一种便捷式可测频率的电磁辐射测量仪，其特征是所述智能终端模块为基于Android操作系统的智能手机，具有USB-OTG-micro通用安卓手机接口，频率测量及功率检测模块的输出通过模数转换，转换成数字信号，通过OTG数据线与智能手机进行数据交互、电能传输，并进行数据显...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏充，谭立容，聂伯玲，刘豫东，何熙，
申请(专利权)人：南京信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32