电子论文-基于三维场的辐射磁矩测试方法研究

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1、基于三维场的辐射磁矩测试方法研究任志良陈光孙海柱李耀波(海军工程大学兵器工程系，湖北武汉430033)[摘要]为了解决磁偶极子辐射磁矩的自动化测量和测试精度问题，提出利用三个正交的电磁测量传感器进行两点三维场强的直接测量获得辐射磁矩的新方法。与其它方法相比，该方法可在未知观测距离、任意角度条件下直接测得辐射磁矩，减少了人工操作及其带来的误差，测试精度高，使用方便。关键词磁偶极子，辐射磁矩，电磁测量中图分类号：TJ430.6文献标识码：AStudyofRadiatingMagnetismMomentTestMethodBasedon3-DFieldRENZhi-liang，C

2、HENGuang，SUNHai-zhu，LIYao-bo(Dept．ofWeaponEng．NavalUniv．ofEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：Inordertosolvetheautomatictestandprecisionproblemsofmagneticdipoleradiatingmagnetismmoment，anewmethod，inwhichthethreeorthogonalelectromagneticsensorsareusedandthemagnetismmomentisdirectlyobtain

3、edaccordingto2-pointtestof3-Dfieldstrength，isputforward．Comparedtootherones，thismethod，whichcanbeusedtoacquireradiatingmagnetismmomentontheconditionthatthemeasuringdistanceisunknownandtheangleisrandom，relievesmanualworkandreducestheerror，moreover，ithasahighprecisionandconvenience．Keywords：

4、magneticdipole；radiatingmagnetismmoment；electromagneticmeasurement对于主动式电磁探测系统，发射机输出的电功率通过发射天线转换成电磁场向周围空间辐射。为了把[1]-[2]握系统的探测能力，习惯上采用对发射机输出电功率或发射电磁场单个分量的测试来进行。这种方法对于简单发射系统和发射参数测量精度要求不高的情况是简便、可行的，对于复杂的发射回路结构和要求准确测量发射参数的条件下，由于工作状态与工作条件的变换、电磁场参数和分布参数的影响等，电功率与发射电磁场的对应关系将发生一定的变化，并影响到系统的作用距离等工作性能，

5、因此，利用多个发射电磁场参数实现辐射磁矩的直接测量，可以更为准确、有效的获得系统的发射性能。目前，对于谐变磁偶极子天线的辐射性能常用辐射磁矩来表示，其基本原理和测量方法是，利用单个线圈在一定距离处感应的电磁场值转换成电压信号进行测量和换算。由于实际测量过程中，测量坐标位置与电磁耦合的关系具有诸多不确定的因素，辐射电磁场分布特性的非线性和不均匀性，以及各种电磁干扰等，利用单个线圈测量辐射磁矩存在较大误差，操作也十分不便。本文基于辐射磁矩和辐射场关系的分析，通过建立辐射场强的模型，提出了基于三维场强测试的辐射磁矩测量方法，使测量精度和工作效率得到明显提高。1磁偶极子辐射磁矩的基

6、本测量原理1对于一个多匝铁心线圈，当尺寸远小于观测距离时，通常近似为磁偶极子，其强度用磁偶极距M来表示。一个交变磁偶极子的磁矩M为：M=µµNS⋅i()t（1）0T式中，µ为空气的导磁率；µ为铁心的相对导磁率；N为线圈的匝数；S为线圈的截面积；i(t)为线圈0T中的电流强度。[3]通过求解麦克斯韦方程的方法，得到球坐标下的磁偶极子辐射电磁场表达式：H&=2Mcosθ（1+jKR）e−jKR（2）R54πµR0H&=Msinθ（1+jKR−K2R2）e−jKR（3）θ54πµRE&=ωMsinθ[KR−j）]e−jKR（4）ϕ24πR式中，ω为谐变磁偶极子辐射源的角频率；R为

7、传播距离；K为复波数。利用电磁感应原理进行电磁测量时，主要考虑磁场分量，即公式（2）、（3）。一般情况下采用的测量方法是：将磁偶极子辐射电磁场表达式转换为柱坐标形式，且把电磁感应线圈放置在磁偶极子轴向一定距离处，通过共轴条件下测得的轴向分量H进一步推算得到磁矩M值。显然，这种方法比较简单，但在实z际应用在发现：（1）对于多个磁偶极子组合的阵列式电磁辐射器，如果按照磁偶极子的等效条件，在提取和测量场强分量时存在较大的误差。[4]（2）由于磁偶极子辐射器具有方向性，并且与辐射器的尺寸、观测点的距离等有关，测量线圈具有同