实现传感器校准的方法、装置、计算机存储介质及终端

文档序号:167692 发布日期:2021-10-29 浏览:27次 >En<

阅读说明:本技术 实现传感器校准的方法、装置、计算机存储介质及终端 (Method and device for realizing sensor calibration, computer storage medium and terminal ) 是由 孟萃 姜云升 于 2021-07-21 设计创作,主要内容包括:本文公开一种实现传感器校准的方法、装置、计算机存储介质及终端,包括:通过预设的电磁脉冲信号激励传感器,获得传感器的恢复信号;根据脉冲信号和恢复信号,分别进行传感器的幅度校准和上升沿校准;其中,恢复信号为对传感器在电磁脉冲信号激励下产生的信号进行预先设定的第一处理后获得的信号;传感器包括:瞬态电磁场传感器。本发明实施例将传感器校准拆分为幅度校准和上升沿校准,避免了频域校准的场强约束和频带约束,从时域上实现了传感器的校准。(Disclosed herein are a method, an apparatus, a computer storage medium and a terminal for implementing sensor calibration, including: exciting the sensor through a preset electromagnetic pulse signal to obtain a recovery signal of the sensor; respectively calibrating the amplitude and the rising edge of the sensor according to the pulse signal and the recovery signal; the recovery signal is a signal obtained after preset first processing is carried out on a signal generated by the sensor under the excitation of the electromagnetic pulse signal; the sensor includes: transient electromagnetic field sensors. According to the embodiment of the invention, the calibration of the sensor is divided into amplitude calibration and rising edge calibration, so that field intensity constraint and frequency band constraint of frequency domain calibration are avoided, and the calibration of the sensor is realized from the time domain.)

实现传感器校准的方法、装置、计算机存储介质及终端

技术领域

本文涉及但不限于电磁场传感器技术,尤指一种实现传感器校准的方法、装置、计算机存储介质及终端。

背景技术

雷电、静电放电等过程会产生瞬态强电磁场,成为对设备产生电磁干扰的干扰源。随着电子技术的发展,自动化程度的提高,瞬态强电磁场环境造成的影响越来越不容忽视。在环境监测、评估研究及电磁兼容设计等方面,瞬态强电磁环境的准确测量都具有重要意义;瞬态电磁场传感器是对瞬态强电磁场进行测量的一种设备。

无论是磁场传感器还是电场传感器,传感器的输出电压与入射场强(电场强度或者磁感应强度)之间存在一个确定的数量关系;对传感器而言,这个系数称为校准系数。策略校准系数和确定传感器特征的过程,称为传感器的校准;无论是何种类型的传感器,为了保证测量的准确度,都必须进行传感器校准。目前电磁场传感器校准方法主要是频域校准方法,该方法使用信号发生器产生的单频点信号进行扫频,通过扫频激励电磁场产生装置产生可以计算的电磁场,基于该电磁场进行传感器校准。为了确定传感器的动态幅度范围,需要在校准过程中使电磁场的幅度范围覆盖传感器实际使用中的动态幅度范围;另外,为了覆盖传感器的频率范围,需要使电磁场产生装置和信号源的频率范围能够覆盖需要校准的频率范围。

对用于测量瞬态强电磁场的瞬态电磁场传感器,一般用来测量时域单脉冲信号(从频域上说,其关注的频率范围是在兆赫兹到几吉赫兹的超宽带的百分比带宽内);从幅度上说,其关注的是电场强度不小于100伏特/米(V/m),最高可以达到105V/m的动态幅度范围的电磁场。对于瞬态电磁场传感器,相关技术中的频域校准方法具有以下几个缺点:其一,已有的连续波信号发生器(甚至在连接功放的情况下),激励的最大场强最高只能达到1千伏/米(kV/m)量级,所以几乎不可能覆盖瞬态电磁场传感器的动态幅度范围;其二,为了适应超宽带的瞬态电磁场传感器的校准需求,在频域校准中电磁场产生装置只能采用吉赫兹横电磁波(GTEM)小室;然而,GTEM小室内部存在谐波,通常需要对频带范围进行严谨的限制,这又减小了可用的频带宽度;而其他电磁场产生装置,如横电磁波(TEM)小室等由于其上限频率低,很难适应传感器的宽频带校准需求,所以亟须一种更完善的针对瞬态电磁场传感器的时域校准方法。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本发明实施例提供一种实现传感器校准的方法、装置、计算机存储介质及终端,能够在不受频域校准场强和频带约束的情况下完成传感器校准。

本发明实施例提供了一种实现传感器校准的方法,包括:

通过预设的电磁脉冲信号激励传感器,获得传感器的恢复信号;

根据脉冲信号和恢复信号,分别进行传感器的幅度校准和上升沿校准;

其中,所述恢复信号为对传感器在所述电磁脉冲信号激励下产生的信号进行预先设定的第一处理后获得的信号;所述传感器包括:瞬态电磁场传感器。

另一方面,本发明实施例还提供一种计算机存储介质,所述计算机存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述实现传感器校准的方法。

再一方面,本发明实施例还提供一种终端,包括:存储器和处理器,所述存储器中保存有计算机程序;其中,

处理器被配置为执行存储器中的计算机程序;

所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述实现传感器校准的方法。

还一方面,本发明实施例还提供一种实现传感器校准的装置,包括:激励单元和校准单元;其中,

激励单元设置为:通过预设的电磁脉冲信号激励传感器,获得传感器的恢复信号;

校准单元设置为:根据脉冲信号和恢复信号,分别进行传感器的幅度校准和上升沿校准;

其中,所述恢复信号为对传感器在电磁脉冲信号激励下产生的信号进行预先设定的第一处理后获得的信号;所述传感器包括:瞬态电磁场传感器。

本申请技术方案包括:通过预设的电磁脉冲信号激励传感器,获得传感器的恢复信号;根据脉冲信号和恢复信号,分别进行传感器的幅度校准和上升沿校准;其中,恢复信号为对传感器在电磁脉冲信号激励下产生的信号进行预先设定的第一处理后获得的信号;传感器包括:瞬态电磁场传感器。本发明实施例将传感器校准拆分为幅度校准和上升沿校准,避免了频域校准的场强约束和频带约束,从时域上实现了传感器的校准。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案,并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实施例实现传感器校准的方法的流程图;

图2为本发明实施例选择进行幅度校准的器件的流程图;

图3为本发明实施例进行幅度校准的装置的结构示意图;

图4为本发明实施例进行幅值校准的流程示意图;

图5为本发明实施例上升沿校准的装置示意图;

图6为本发明实施例传感器测量的极化方向与激励场极化方向的夹角的示意图;

图7为本发明实施例基于镜面单锥实现上升沿校准的流程图;

图8为本发明实施例实现传感器校准的装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1为本发明实施例实现传感器校准的方法的流程图,如图1所示,包括:

步骤101、通过预设的电磁脉冲信号激励传感器,获得传感器的恢复信号;

步骤102、根据脉冲信号和恢复信号,分别进行传感器的幅度校准和上升沿校准;

其中,恢复信号为对传感器在电磁脉冲信号激励下产生的信号进行预先设定的第一处理后获得的信号;传感器包括:瞬态电磁场传感器。

在一种示例性实例中,本发明实施例第一处理包括但不限于以下一种或任意组合:积分、反卷积和加权运算。

本申请技术方案包括:通过预设的电磁脉冲信号激励传感器,获得传感器的恢复信号;根据脉冲信号和恢复信号,分别进行传感器的幅度校准和上升沿校准;其中,恢复信号为对传感器在电磁脉冲信号激励下产生的信号进行预先设定的第一处理后获得的信号;传感器包括:瞬态电磁场传感器。本发明实施例将传感器校准拆分为幅度校准和上升沿校准,避免了频域校准的场强约束和频带约束,从时域上实现了传感器的校准。

在一种示例性实例中,本发明实施例电磁脉冲信号包括一个以上第一脉冲信号,恢复信号包括第一恢复信号,通过预设的电磁脉冲信号激励传感器,包括:

通过每一个第一脉冲信号分别激励传感器,获得传感器的一个以上第一恢复信号;

其中,传感器按照预设分布位置设置于预设的横电磁波(TEM)小室;各第一脉冲信号的幅度互不相同,且所有第一脉冲信号的组成的幅度范围覆盖传感器的动态幅度范围;传感器的电场接收方向与TEM小室的极化方向一致。

在一种示例性实例中,本发明实施例第一脉冲信号的幅度值大于或等于第一预设数值(伏/米),小于或等于传感器的最大可测幅度值。

在一种示例性实例中,将每一个第一脉冲信号分别激励传感器之前,本发明实施例方法还包括:

根据传感器的最大维度尺寸确定TEM小室的尺寸。

本发明实施例最大维度尺寸为校本领域技术人员公知的定义,在IEEE1309标准中有描述。

在一种示例性实例中,本发明实施例传感器的最大维度尺寸、与所述TEM小室芯板和外壳间的距离的比值小于或等于1/5。

本发明实施例将传感器的最大维度尺寸、与所述TEM小室芯板和外壳间的距离的比值限制在1/5以下,可以保证幅度校准系数的误差小于10%。为便于后续方案陈述,本发明实施例将传感器的最大维度尺寸、与所述TEM小室芯板和外壳间的距离的比值定义为第一相对尺寸。

图2为本发明实施例选择进行幅度校准的器件的流程示意图,如图2所示,包括TEM小室和产生第一脉冲信号的脉冲源的选取,确定需校准的传感器后,测量传感器探头的最大维度尺寸,选取处理包括:

步骤201、根据校准的幅度值的精度要求确定TEM小室的尺寸;本发明实施例通过选取满足要求的TEM小室,将幅度值的校准误差控制在要求的精度范围内;

步骤202、根据确定的TEM小室的尺寸,选取TEM小室;

步骤203、根据选取的TEM小室的最大频率确定第一脉冲信号;本发明实施例根据在确定TEM小室的尺寸后,根据公知常识确定TEM小室的最大频率,根据确定的TEM小室的最大频率可以确定第一脉冲信号;在一种示例性实例中,本发明实施例选取上限频率低于TEM小室能传输的上限频率的第一脉冲信号,以确保施加的第一脉冲信号与传感器所感知到的第一恢复信号一致。本发明实施例通过以上处理,确定幅度校准所需的脉冲源和TEM小室。

步骤204、根据确定的第一脉冲信号确定产生第一脉冲信号的脉冲源。

表1为传感器第一相对尺寸与误差限值关系示意,传感器的第一相对尺寸表示传感器的最大维度的尺寸与TEM小室芯板和外壳间的距离的比值,表1中的误差限值可以作为B类不确定度计入传感器幅度校准系数的不确定度。

表1

在一种示例性实例中,本发明实施例预设分布位置包括:

TEM小室的校准空间的场均匀区域内,距离校准空间的中心位置预设距离的位置。

需要说明的是,校准空间的场均匀区域为相关标准中已给出的定义,在此不做赘述。

在一种示例性实例中,本发明实施例分别进行传感器的幅度校准和上升沿校准,包括:

根据第一脉冲信号的第一幅值信息和对应于第一脉冲信号的第一恢复信号的第二幅值信息,对传感器进行幅度校准;

根据第一脉冲信号的第一上升沿信息和对应于第一脉冲信号的第一恢复信号的第二上升沿信息,对传感器进行上升沿校准。

在一种示例性实例中,本发明实施例对传感器进行幅度校准,包括:

分别将第一脉冲信号和对应于第一脉冲信号的第一恢复信号确定为一组幅值校准数据;

对所有组幅值校准数据进行拟合处理,获得幅度校准的系数。

对所有组幅值校准数据进行拟合处理,包括:

将每一组幅值校准数据中第一脉冲信号的第一幅值信息和第一恢复信号的第二幅值信息,分别确定为相应的一个坐标点的第一方向坐标和第二方向坐标,添加到预设的坐标系中;

对坐标系的所有坐标点进行拟合处理,将拟合处理获得的直线的斜率确定为幅度校准的系数。

在一种示例性实例中,本发明实施例一组幅值校准数据的第一幅值信息为坐标点的横坐标,第二幅值信息为坐标点的纵坐标。

图3为本发明实施例进行幅度校准的装置的结构示意图,如图3所示,包括:TEM小室、产生电磁脉冲信号的脉冲源、采样示波器和数据处理装置;其中,脉冲源作为馈源连接到TEM小室的一侧端口激励电磁场;TEM小室的另一侧端口连接采样示波器,用于记录通过TEM小室激励传感器的第一恢复信号。传感器放置在TEM小室校准空间的中心位置,传感器的电场接收方向与极化方向一致,将获得传感器的第一恢复信号由同轴电缆引出,连接到采样示波器上。在各项仪器间的连接均应采用性质已知、屏蔽效果良好的同轴电缆连接,以达到阻抗匹配并避免无关电磁场的干扰。采样示波器的端口需要设置为与连接的电缆阻抗匹配,以避免信号反射带来的影响。从采样示波器导出的电磁脉冲信号和第一恢复信号一般需要存储后导入数据处理装置(可以是计算机)进行数据处理,在采样示波器具备足够的数据处理能力的情况下,数据处理装置的功能也可以由示波器执行。数据处理装置进行的处理包括:提取每一个第一脉冲信号的第一幅值信息与对应的第一恢复信号的第二幅值信息;完成一个以上第一脉冲信号的激励之后,将每一个第一脉冲信号的第一幅值信息和对应的第一恢复信号的第二幅值信息作为一个坐标点,添加到预设的坐标系中;对添加到坐标系的所有点进行拟合处理,并将拟合处理获得的直线的斜率,确定为幅度校准的系数。

在一种示例性实例中,本发明实施例第一脉冲信号的个数,可以由本领域技术人员根据经验值进行设定。本发明实施例通过线性拟合减少了信号发生器所引入的不确定度。

在一种示例性实例中,将拟合处理获得的直线的斜率确定为幅度校准的系数之后,本发明实施例方法还包括:

根据预设的第一不确定度信息,对幅度校准的系数进行误差校正。

表2为本发明实施例幅度校准的第一不确定度信息的示意表,如表2所示,第一不确定度信息相当于是对幅度校准过程中所有误差的整体考虑,该数值可以参考现有标准进行计算,包括由于幅度校准过程以及仪器选取所造成的幅度校准系数的误差;根据具体应用场景可以由技术人员根据经验增加第一不确定度来源项。

表2

图4为本发明实施例进行幅值校准的流程示意图,如图4所示,

步骤401、采用脉冲发生器逐次产生预设幅度的第一脉冲信号;

步骤402、将产生的各第一脉冲信号分别激励TEM小室,获得设置于TEM小室的传感器的第一恢复信号;

步骤403、使用采样示波器的单次触发模式分别记录各第一脉冲信号与对应的第一恢复信号;

步骤404、提取每一个第一脉冲信号的第一幅值信息与对应的第一恢复信号的第二幅值信息;

步骤405、将每一个第一脉冲信号的第一幅值信息和对应的第一恢复信号的第二幅值信息作为一个坐标点,添加到预设的坐标系中;

步骤406、对添加到坐标系的所有坐标点进行拟合处理,将拟合处理获得的直线的斜率确定为幅度校准的系数。

在一种示例性实例中,本发明实施例对传感器进行上升沿校准,包括:

对所有的第一脉冲信号,分别确定第一脉冲信号的第一上升沿信息和对应于第一脉冲信号的第一恢复信号的第二上升沿信息之间的第一波形偏差

分别判断确定的第一波形偏差是否大于预设偏差数值;

判断出一个以上第一波形偏差大于预设偏差数值时,确定第一波形偏差大于预设偏差数值时的第一恢复信号;

从确定第一波形偏差大于预设偏差数值时的第一恢复信号中,选取第一恢复信号最慢的上升沿作为所述传感器的最快上升沿。

在一种示例性实例中,本发明实施例预设偏差数值可以由本领域技术人员分析确定,例如3分贝(dB)。

在一种示例性实例中,判断出所有波形偏差均小于或等于预设偏差数值时,本发明实施例方法还包括:

通过镜面单锥进行传感器的上升沿校准。

本发明实施例采用镜面单锥进行上升沿校准时,需要选取合适的镜面单锥;镜面单锥的选取主要包括锥体母线长度和锥角的确定;锥角主要与镜面单锥的输入阻抗关联,需要参照相关技术综合考虑脉冲发生器、示波器、锥体三者的阻抗来确定;锥体母线长度主要与产生的电磁脉冲的时间窗口的大小关联,需要选取较慢的时间脉冲时,锥体母线长度较长,需要选取较快的时间脉冲时,锥体母线长度较短;对于上升沿快,在上升沿为皮秒量级的脉冲则对母线没有过高要求;在一种示例性实例中,本发明实施例采用锥体母线长度为1.2米(m),可以达到纳秒级的时间窗口。

图5为本发明实施例上升沿校准的装置示意图,如图5所示,将生成第一脉冲信号的脉冲发生器连接功分器;在功分器出口的另外两路中,一路与镜面单锥和TEM小室的输入端口连接,用于激励脉冲电磁场(图中显示的激励信号馈入);另一路连接到数字示波器上监控馈入信号情况;图5中与幅度校准相同的组成部分,在图中未显示。在各项器件的连接均应采用性质已知的同轴电缆连接,以达到阻抗匹配并屏蔽外界电磁环境的干扰时,完成对电磁场产生系统的搭建。本发明实施例根据传感器测量点处的时间窗的大小是否满足信号宽度、传感器限制尺寸等因素,将传感器放置在设定的位置。

在一种示例性实例中,本发明实施例通过镜面单锥进行传感器的上升沿校准,包括:

根据预估的传感器的第一最快上升沿生成第二脉冲信号;

通过生成的第二脉冲信号激励镜面单锥的TEM小室,获得传感器的第二恢复信号;

对第二脉冲信号的波形和第二恢复信号的波形分别进行归一化处理;

提取归一化处理后的第二脉冲信号的第三上升沿信息和第二恢复信号的第四上升沿信息;

确定第三上升沿信息和对应的第四上升沿信息之间的第二波形偏差;其中,对应的第四上升沿信息为:由第二脉冲信号获得的第二恢复信号的第四上升沿信息;

第二波形偏差大于预设偏差数值时,将第二恢复信号的上升沿确定为传感器的最快上升沿;

第二波形偏差小于或等于预设偏差数值时,将第一最快上升沿增加第一预设步长后,重新确定上升沿更新的第二脉冲信号,直至根据上升沿更新的第二脉冲信号确定的第二波形偏差大于预设偏差数值时,将该第二波形偏差大于预设偏差数值时的第二恢复信号的上升沿,确定为传感器的最快上升沿;

其中,第二恢复信号为对传感器在第二脉冲信号激励下产生的信号进行预先设定的第二处理后获得的信号。

在一种示例性实例中,本发明实施例第二处理包括但不限于以下一种或任意组合:积分、反卷积和加权运算。

在一种示例性实例中,将第二恢复信号的上升沿确定为传感器的最快上升沿之后,本发明实施例方法还包括:

按照第二预设步长增加第一最快上升沿的上升沿后,确定一个以上第三脉冲信号;通过确定的各第三脉冲信号分别激励镜面单锥的TEM小室,获得传感器的第三恢复信号;

分别对第三脉冲信号的波形和对应的第三恢复信号的波形分别进行归一化处理;

提取每一次归一化处理后的第三脉冲信号的第五上升沿信息和第三恢复信号的第六上升沿信息;

对归一化处理后的第三脉冲信号,确定第五上升沿信息和对应的第六上升沿信息之间的第三波形偏差;其中,对应的第六上升沿信息为:由第三脉冲信号获得的第三恢复信号的第六上升沿信息;

从第三波形偏差大于预设偏差数值时的第三恢复信号中,选取第三恢复信号最慢的上升沿作为传感器的最快上升沿;

其中,第三恢复信号为对传感器在第三脉冲信号激励下产生的信号进行预先设定的第三处理后获得的信号。

在一种示例性实例中,本发明实施例第三处理包括但不限于以下一种或任意组合:积分、反卷积和加权运算。

本发明实施例在脉冲发生器的上升沿抖动和镜面单锥的响应可控的情况下,通过逐次增加第二预设步长的方式,遍历确定更为准确的最快上升沿。

在一种示例性实例中,本发明实施例中的传感器的最大维度尺寸、与镜面单锥锥尖和传感器之间距离的比值小于1/17。

为便于实施例陈述,后续将传感器的最大维度尺寸、与所述镜面单锥锥尖和所述传感器之间距离的比值定义为第二相对尺寸。

表3为本发明实施例传感器相对尺寸与误差限值关系示意表,如表3所示,传感器的相对尺寸表示传感器的最大维度的尺寸与镜面单锥锥尖和传感器之间距离的比值,误差限值可以作为B类不确定度计入传感器幅度校准系数的不确定度;在一种示例性实例中,本发明实施例可以将将传感器的相对尺寸控制在1/17以下,以保证上升沿误差小于10%。

表3

在一种示例性实例中,本发明实施例方法还包括:根据以下一项或任意组合的信息确定镜面单锥:

阻抗匹配、时间窗口以及传感器的尺寸。

在一种示例性实例中,本发明实施例中传感器测量的极化方向与第一脉冲信号的场强的夹角小于30°。

图6为本发明实施例传感器测量的极化方向与激励场极化方向的夹角的示意图,如图6所示,与幅度校准要求不同,由于上升沿校准不要求入射幅值的准确性,所以传感器测量的极化方向无需与所在位置的场强方向精确一致;在一种示例性实例中,本发明实施例传感器测量的极化方向与当地场强之间夹角小于30°即可。这一限制的去除削弱了对传感器摆放角度θ的要求,简化了工作流程和精度要求,增强了可实现性。

在一种示例性实例中,进行上升沿校准之后,本发明实施例方法还包括:

根据预设的第二不确定度信息,对传感器的最快上升沿进行误差校正。

表4为本发明实施例第二不确定度信息的来源示意表,在不确定度评价时可以参考表中项进行评价,给出的一个基本数值;可由本领域技术人员根据校验情况增加不确定度来源项。

表4

图7为本发明实施例基于镜面单锥实现上升沿校准的流程图,如图7所示,包括:

步骤701、预估获得传感器的第一最快上升沿;

步骤702、根据预估的第一最快上升沿生成第二脉冲信号;

步骤703、通过生成的第二脉冲信号激励镜面单锥的TEM小室,获得传感器的第二恢复信号;

步骤704、使用采样示波器的单次触发模式记录第二脉冲信号的波形和获得的第二恢复信号的波形;

步骤705、归一化处理第二脉冲信号的波形和第二恢复信号的波形;

步骤706、提取归一化处理后的第二脉冲信号的第三上升沿信息和第二恢复信号的第四上升沿信息;

步骤707、对归一化处理后的第二脉冲信号,确定第三上升沿信息和对应的第四上升沿信息之间的第二波形偏差;其中,对应的第四上升沿信息为:由第二脉冲信号获得的第二恢复信号的第四上升沿信息;

步骤708、第二波形偏差大于预设偏差数值时,将第二恢复信号的上升沿确定为传感器的最快上升沿;

步骤709、第二波形偏差小于或等于预设偏差数值时,将第一最快上升沿每一次增加第一预设步长后,重新确定上升沿更新的第二脉冲信号,直至根据上升沿更新的第二脉冲信号确定的第二波形偏差超过预设偏差数值时,将该第二波形偏差超过预设偏差数值时的第二恢复信号的上升沿,确定为传感器的最快上升沿。

本发明实施例,上升沿校准的目的是获取传感器能够测量的最快的时间前沿,即传感器能响应的波形发生变化的最短时间,与频域上的上限频率相对应。本发明实施例上升沿校准包括两个阶段:第一阶段是偏低频的上升沿校准,这个过程与幅度校准同时进行,且实验设置不变。考察第一恢复信号和第一脉冲信号之间的波形偏差超过预设偏差数值(例如3dB)时,将第一恢复信号中最慢的上升沿作为传感器的最快上升沿;传感器的第恢复信号和第一脉冲信号之间的波形偏差均小于或等于预设偏差数值时,采用镜面单锥进行上升沿校准。

相比于相关技术,本发明实施例采用时域脉冲的方式有效的以较低的功率将用于校准的电磁场的幅值提高到传感器校准所测量的百伏每米~万伏每米的范围内,同时节约了测量时间。另外,将传感器校准分为幅度校准和上升沿校准,完善了传感器的校准,实现了对传感器的基本特征更好的描述。针对两个部分的校准,本发明实施例通过两个部分的不同的校准装置,打破了传统的仅使用一个电磁场产生装置对所有特征进行校准的思路,在考虑电磁场产生装置单方面的最优化性能的基础上,给出了使用TEM-镜面单锥联合校准的方案。本发明实施例采用了TEM小室场强可计算且分布均匀的特点,使用该电磁场产生装置对传感器的幅度进行校准,但并不使用该装置对传感器的频带宽度进行校准,避免了其尺寸带来的带宽限制。本发明采用镜面单锥进行传感器的上升沿校准,充分利用了该装置频响平坦、上限频率高的特性,保证了高频段的覆盖;但不将镜面单锥用于幅度校准,最大程度上避免了传感器位置对准等高精度工作,简化了校准流程和位置确认精度,提升了工程上实用性和可操作性。

本发明实施例还提供一种计算机存储介质,计算机存储介质中存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述实现传感器校准的方法。

本发明实施例还提供一种终端,包括:存储器和处理器,存储器中保存有计算机程序;其中,

处理器被配置为执行存储器中的计算机程序;

计算机程序被处理器执行时实现如上述实现传感器校准的方法。

图8为本发明实施例实现传感器校准的装置的结构框图,如图8所示,包括:激励单元和校准单元;其中,

激励单元设置为:通过预设的电磁脉冲信号激励传感器,获得传感器的恢复信号;

校准单元设置为:根据脉冲信号和恢复信号,分别进行传感器的幅度校准和上升沿校准;

其中,恢复信号为传感器在电磁脉冲信号激励下产生的信号;传感器包括:瞬态电磁场传感器。

本申请技术方案包括:通过预设的电磁脉冲信号激励传感器,获得传感器的恢复信号;根据脉冲信号和恢复信号,分别进行传感器的幅度校准和上升沿校准;其中,恢复信号为对传感器在电磁脉冲信号激励下产生的信号进行预先设定的第一处理后获得的信号;传感器包括:瞬态电磁场传感器。本发明实施例将传感器校准拆分为幅度校准和上升沿校准,避免了频域校准的场强约束和频带约束,从时域上实现了传感器的校准。

在一种示例性实例中,本发明实施例电磁脉冲信号包括一个以上第一脉冲信号,恢复信号包括第一恢复信号,激励单元是设置为:

通过每一个第一脉冲信号分别激励传感器,获得传感器的一个以上第一恢复信号;

其中,传感器按照预设分布位置设置于预设的横电磁波(TEM)小室;各第一脉冲信号的幅度互不相同,且所有第一脉冲信号的组成的幅度范围覆盖传感器的动态幅度范围;传感器的电场接收方向与TEM小室的极化方向一致。恢复信号为对传感器在电磁脉冲信号激励下产生的信号进行预先设定的第一处理后获得的信号。

在一种示例性实例中,本发明实施例装置还包括确定尺寸单元,设置为:

根据传感器的最大维度尺寸确定TEM小室的尺寸。

在一种示例性实例中,本发明实施例传感器的最大维度尺寸、与所述TEM小室芯板和外壳间的距离的比值小于或等于1/5。在一种示例性实例中,本发明实施例预设分布位置包括:

TEM小室的校准空间的场均匀区域内,距离校准空间的中心位置预设距离的位置。

在一种示例性实例中,本发明实施例校准单元包括:幅值校准模块和上升沿校准模块;其中,

幅值校准模块设置为:根据第一脉冲信号的第一幅值信息和对应于第一脉冲信号的第一恢复信号的第二幅值信息,对传感器进行幅度校准;

根据第一脉冲信号的第一上升沿信息和对应于第一脉冲信号的第一恢复信号的第二上升沿信息,对传感器进行上升沿校准。

在一种示例性实例中,本发明实施例幅值校准模块设置为:

分别将第一脉冲信号和对应于第一脉冲信号的第一恢复信号确定为一组幅值校准数据;

对所有组幅值校准数据进行拟合处理,获得幅度校准的系数。

在一种示例性实例中,本发明实施例幅值校准模块设置为对所有组幅值校准数据进行拟合处理,包括:

将每一组幅值校准数据中第一脉冲信号的第一幅值信息和第一恢复信号的第二幅值信息,分别确定为相应的一个坐标点的第一方向坐标和第二方向坐标,添加到预设的坐标系中;

对坐标系的所有坐标点进行拟合处理,将拟合处理获得的直线的斜率确定为幅度校准的系数。

在一种示例性实例中,本发明实施例幅值校准模块还设置为:

根据预设的第一不确定度信息,对幅度校准的系数进行误差校正。

在一种示例性实例中,本发明实施例上升沿校准模块是设置为:

对所有的第一脉冲信号,分别确定第一脉冲信号的第一上升沿信息和对应于第一脉冲信号的第一恢复信号的第二上升沿信息之间的第一波形偏差

分别判断确定的第一波形偏差是否大于预设偏差数值;

判断出一个以上第一波形偏差大于预设偏差数值时,确定第一波形偏差大于预设偏差数值时的第一恢复信号;

从确定第一波形偏差大于预设偏差数值时的第一恢复信号中,选取第一恢复信号最慢的上升沿作为传感器的最快上升沿。

在一种示例性实例中,本发明实施例上升沿校准模块还设置为:

通过镜面单锥进行传感器的上升沿校准。

在一种示例性实例中,本发明实施例上升沿校准模块设置为通过镜面单锥进行传感器的上升沿校准,包括:

根据预估的传感器的第一最快上升沿生成第二脉冲信号;

通过生成的第二脉冲信号激励镜面单锥的TEM小室,获得传感器的第二恢复信号;其中,第二恢复信号为对传感器在第二脉冲信号激励下产生的信号进行预先设定的第二处理后获得的信号。

对第二脉冲信号的波形和第二恢复信号的波形分别进行归一化处理;

提取归一化处理后的第二脉冲信号的第三上升沿信息和第二恢复信号的第四上升沿信息;

确定第三上升沿信息和对应的第四上升沿信息之间的第二波形偏差;其中,对应的第四上升沿信息为:由第二脉冲信号获得的第二恢复信号的第四上升沿信息;

第二波形偏差大于预设偏差数值时,将第二恢复信号的上升沿确定为传感器的最快上升沿;

第二波形偏差小于或等于预设偏差数值时,将第一最快上升沿增加第一预设步长后,重新确定上升沿更新的第二脉冲信号,直至根据上升沿更新的第二脉冲信号确定的第二波形偏差大于预设偏差数值时,将该第二波形偏差大于预设偏差数值时的第二恢复信号的上升沿,确定为传感器的最快上升沿。

在一种示例性实例中,本发明实施例上升沿校准模块还设置为:

按照第二预设步长增加第一最快上升沿的上升沿后,确定一个以上第三脉冲信号;通过确定的各第三脉冲信号分别激励镜面单锥的TEM小室,获得传感器的第三恢复信号;

分别对第三脉冲信号的波形和对应的第三恢复信号的波形分别进行归一化处理;

提取每一次归一化处理后的第三脉冲信号的第五上升沿信息和第三恢复信号的第六上升沿信息;

对归一化处理后的第三脉冲信号,确定第五上升沿信息和对应的第六上升沿信息之间的第三波形偏差;其中,对应的第六上升沿信息为:由第三脉冲信号获得的第三恢复信号的第六上升沿信息;

从第三波形偏差大于预设偏差数值时的第三恢复信号中,选取第三恢复信号最慢的上升沿作为传感器的最快上升沿;

其中,第三恢复信号为对传感器在第三脉冲信号激励下产生的信号进行预先设定的第三处理后获得的信号。

在一种示例性实例中,本发明实施例中的传感器的最大维度尺寸、与镜面单锥锥尖和传感器之间距离的比值小于1/17。

在一种示例性实例中,本发明实施例确定尺寸单元还设置为:

根据以下一项或任意组合的信息确定镜面单锥:阻抗匹配、时间窗口以及传感器的尺寸。

在一种示例性实例中,本发明实施例中的传感器测量的极化方向与第一脉冲信号的场强的夹角小于30°。

在一种示例性实例中,本发明实施例上升沿校准模块还设置为:

根据预设的第二不确定度信息,对传感器的最快上升沿进行误差校正。

“本领域普通技术人员可以理解,上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中,在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分;例如,一个物理组件可以具有多个功能,或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器,如数字信号处理器或微处理器执行的软件,或者被实施为硬件,或者被实施为集成电路,如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上,计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的,术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外,本领域普通技术人员公知的是,通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据,并且可包括任何信息递送介质。”。

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