基于准三角信号调制的快捷式电磁防护材料测试系统研究

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在科学技术日新月异的现代社会中,电子设备丰富人们社会生活的同时,也使人们暴露于日益严重的电磁辐射环境中。大量电磁辐射的存在会对电子设备通信以及人们身心健康产生危害。因此电磁防护材料与电磁防护效能测试系统应运而生。基于同轴法实现的系统存在测试材料制样要求高、测试重复性较差等问题;RCS远场测试法等测试系统存在对单一设备依赖度过高、测试环境要求高等问题。此外,现有研究表明,2.4G无线设备的广泛应用会对生物体产生影响。因此有必要开发一套能够兼容2.4G频段测试,且具备结构简单紧凑、测试条件限制降低等特点的电磁防护测试系统。针对该目标,本文完成的具体研究内容如下:(1)测试系统的测试原理分析。结合电偶极子辐射理论与远近区场理论分析,确定本系统的远场测试条件。通过电磁波与材料的作用机制分析,确定以“测量电磁波透射强度”方式衡量材料对电磁波反射、吸收总体作用能力的方法原理,并得出该系统的具体评价方式。(2)测试系统的设计与构建。结合天线远场理论分析设计高度为2m的信号源支撑杆。使用具有电磁屏蔽金属材料设计了具有测试窗口、能够避免屏蔽腔体谐振、减少外界电磁干扰且具有缩小电磁屏蔽暗室面积需求特点的小尺寸天线屏蔽盒。此外,通过对测试系统的功能需求分析,设计包含系统测试过程控制、数据传输与处理等功能在内的系统通信架构,实现了该系统的操作简单化、程控化。(3)测试系统的测量重复性分析与改进。通过HF6065频谱仪、WB-SG1信号源组件的校准测试实验,确定数据稳定性差和频谱仪套件装置有关。并且通过构建具有“准三角”特点的初始标准信号功率曲线,完成实际测试数据拟合,进而减小因系统组件与测试环境造成的随机误差。此外,通过多种结果评价模式条件下的测试数据对比,证明“准三角”信号调制方法能够提高系统测量重复性。(4)测试系统的准确性验证。通过本系统与弓形法测试系统完成多种磁流变(Magentorheological,MR)电磁防护材料的对比测试,确定两测试系统具有良好的结果一致性。此外,结合测试样品的材料特性参数、制备原理等因素分析,该系统测试结果与电磁防护作用理论相符,进一步证明了该测试系统的准确性。本论文通过电磁辐射相关理论分析确定系统实现原理,并完成系统设计与构建工作,采用“准三角”信号调制方法提高系统测量重复性,从而形成一套可进行多种电磁防护材料效能比较的测试系统,并为后续电磁防护测试研究提供参考。
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