Măsurători EMF

Sonda de câmp electric FP2000 (interval 100 kHz - 2500 MHz)

Măsurările EMF sau câmpul electromagnetic sunt măsurători efectuate cu sonde și senzori particulari. Aceste sonde pot fi considerate în general ca antene, deși sunt proiectate cu caracteristici diferite. De fapt, sondele nu trebuie să perturbe câmpul electromagnetic și trebuie să prevină orice tip de cuplare și reflexie pentru a obține o măsurare precisă și fiabilă. Măsurătorile EMF devin din ce în ce mai importante și răspândite în nenumărate contexte pentru determinarea expunerii mediului și a omului la radiații neionizante . Conform unei prime clasificări, se pot distinge două tipuri de măsurători EMF:

măsurători în bandă largă efectuate utilizând o sondă în bandă largă, care este un dispozitiv care identifică fiecare semnal într-o gamă largă de frecvențe și este în general realizat cu trei diode detectoare
măsurători selective de frecvență , în care sistemul de măsurare constă dintr-o antenă și un receptor selectiv sau un analizor de spectru care vă permite să monitorizați gama de frecvențe de interes.

Sondele variază, de asemenea, în funcție de tipul de măsurare care trebuie efectuat.

Măsurători izotrope ideale

Proiecții ale câmpului E într-un sistem de referință ortogonal

În acest caz, măsurătorile EMF se obțin folosind un senzor de câmp electric (E) sau de câmp magnetic (H) care poate fi izotrop sau monoaxial, activ sau pasiv. Un senzor mono-axial omnidirecțional este un dispozitiv care detectează câmpul electric (caz în care este de așa-numitul tip dipol scurt) sau câmpul magnetic polarizat liniar într-o poziție dată. Utilizarea unei sonde monoaxiale implică efectuarea a trei măsurători distincte, fiecare cu axa senzorului plasată de-a lungul a trei direcții ortogonale, într-o configurație X, Y, Z. De exemplu, o sondă care detectează componenta câmpului electric paralel spre direcția axei sale de simetrie. În aceste condiții, numită E amplitudinea câmpului electric incident și θ amplitudinea unghiului dintre axa senzorului și direcția câmpului electric , semnalul detectat este de tipul | Și | cosθ (dreapta). În acest fel este posibil să se obțină lățimea totală a câmpului sub forma:

|E|={\sqrt {E_{x}^{2}+E_{y}^{2}+E_{z}^{2}}}

{\ displaystyle | E | = {\ sqrt {E_ {x} ^ {2} + E_ {y} ^ {2} + E_ {z} ^ {2}}}}

{\ displaystyle | E | = {\ sqrt {E_ {x} ^ {2} + E_ {y} ^ {2} + E_ {z} ^ {2}}}}

sau, în cazul câmpului magnetic

|H|={\sqrt {H_{x}^{2}+H_{y}^{2}+H_{z}^{2}}}

{\ displaystyle | H | = {\ sqrt {H_ {x} ^ {2} + H_ {y} ^ {2} + H_ {z} ^ {2}}}}

{\ displaystyle | H | = {\ sqrt {H_ {x} ^ {2} + H_ {y} ^ {2} + H_ {z} ^ {2}}}}

Antena izotropa AT3000 (sonda pasiva, 20 MHz - 3000 MHz)

O sondă izotropă (tri-axială) simplifică procedura de măsurare deoarece valoarea câmpului total este determinată cu trei măsurători efectuate fără a fi necesară modificarea poziției senzorului: acest lucru este posibil datorită geometriei dispozitivului care constă din trei senzori largi -Banda independentă plasată în direcții ortogonale. Practic, ieșirea fiecărui element de măsurare este calculată în trei intervale de timp consecutive, în ipoteza staționariei în timp a componentelor câmpului.

Senzori activi și pasivi

Senzorii activi sunt dispozitive care conțin componente active; în general, această soluție permite măsurători mai precise decât componentele pasive. De fapt, un senzor pasiv sau o antenă captează energia din câmpul electromagnetic măsurat și o pune la dispoziția unui conector de cablu RF. Acest semnal va merge apoi la un analizor de spectru, dar caracteristicile câmpului ar putea fi modificate prin prezența cablului, în special în condiții de câmp apropiat. Pe de altă parte, o soluție mai eficientă poate consta în transferul componentelor câmpului electric sau magnetic detectate de sondă pe un purtător optic.

Componentele de bază ale sistemului sunt o antenă de recepție electro-optică care poate transfera componentele câmpului electric sau magnetic pe un purtător optic care va fi apoi disponibil ca semnal electric la ieșirea unui convertor optoelectronic. Purtătorul optic modulat este transferat printr-o legătură cu fibră optică către un convertor care extrage semnalul modulant și îl convertește înapoi într-un semnal electric. Semnalul electric astfel obținut poate fi apoi transferat la un analizor de spectru cu un cablu RF comun de 50 Ω.

Abaterea izotropă

Diagrama scurtă de radiație dipolară

Abaterea izotropă, în măsurătorile EMF, este un parametru care descrie acuratețea măsurării intensităților câmpului, indiferent de orientarea sondei. Dacă câmpul este obținut din trei măsurători într-o configurație ortogonală X, Y, Z în formă:

|E|={\sqrt {E_{x}^{2}+E_{y}^{2}+E_{z}^{2}}}

{\ displaystyle | E | = {\ sqrt {E_ {x} ^ {2} + E_ {y} ^ {2} + E_ {z} ^ {2}}}}

{\ displaystyle | E | = {\ sqrt {E_ {x} ^ {2} + E_ {y} ^ {2} + E_ {z} ^ {2}}}}

O condiție suficientă pentru ca expresia să fie adevărată pentru orice triplet de coordonate ortogonale (X, Y, Z) este că modelul de radiație al sondei este cât mai aproape de diagrama dipolului scurt, numit sin (θ):