雷電電磁場傳感器技術(shù)規(guī)范 編制說明

1《雷電電磁場傳感器技術(shù)規(guī)范》（征求意見稿）編制說明一、工作簡況1.任務(wù)來源根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會2024年4月25日下發(fā)的《關(guān)于下達2024年第二批推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)計劃和推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)外文版計劃的通知》（國標(biāo)委發(fā)〔2024〕18號）的要求，本項目名稱為《雷電電磁場傳感器技術(shù)規(guī)范》，立項編號20240889-T-469，根據(jù)計劃本標(biāo)準(zhǔn)為制定標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)由全國雷電防護標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC258以下簡稱雷標(biāo)委）提出并歸口。2.制定背景（1）制修定背景雷電電磁場傳感器包括靜電場、雷電瞬變電場、瞬變磁場及其隨時間變化率的5類傳感器。雷電電磁場傳感器是用于測量雷電放電產(chǎn)生的靜態(tài)和瞬變電磁場的專用設(shè)備，廣泛應(yīng)用于雷電監(jiān)測定位、預(yù)警系統(tǒng)和雷電電磁效應(yīng)試驗、雷電、靜電放電等相關(guān)領(lǐng)域的電磁環(huán)境評估和放電參數(shù)反演。本標(biāo)準(zhǔn)通過規(guī)定雷電電磁場傳感器的靜態(tài)和動態(tài)特性指標(biāo)要求和測試方法，規(guī)范了傳感器的通用性，為雷電電磁場傳感器的性能檢測評估提供了有效途徑，具有重大的社會效益。雷電電磁場傳感器量程范圍廣、頻率跨度大、涉及參數(shù)多，由于缺乏統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，影響了傳感器性能的標(biāo)準(zhǔn)化測試以及測量數(shù)據(jù)的使用。雷電電磁場傳感器是構(gòu)成雷電定位網(wǎng)的重要組成部分，GB/T33678-2017《VLF-LF三維閃電定位網(wǎng)技術(shù)規(guī)范》從構(gòu)成雷電定位網(wǎng)的整體性能上對雷電電磁場傳感器的探測半徑、動態(tài)范圍、工作方式等指標(biāo)做了要求，缺乏對傳感器的具體指標(biāo)要求和測試方法。除此之外，國外相關(guān)領(lǐng)域最相近的標(biāo)準(zhǔn)為IEEE于2013年發(fā)布的《IEEEStd1309-2013CalibrationofElectromagneticFieldSensorsandProbes(ExcludingAntennas)from9kHzto40GHz》（9kHz~40GHz電磁場傳感器和探頭校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)），國內(nèi)對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為國家計量技術(shù)規(guī)范《JJF1884-202010kHz～100MHz電磁場探頭校準(zhǔn)規(guī)范》和《JJF1886-2020電場探頭校準(zhǔn)規(guī)范》。以上標(biāo)準(zhǔn)雖然也規(guī)定了電磁場傳感器的一些技術(shù)指標(biāo)和測試方法，但是與本標(biāo)準(zhǔn)有2顯著不同，主要體現(xiàn)在以下3個方面：1）側(cè)重點不同以上發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)主要關(guān)注規(guī)定了天線系數(shù)（或稱為校準(zhǔn)因子）的標(biāo)定方法，天線系數(shù)是傳感器靈敏度的倒數(shù)，雖然是傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)，但是雷電電磁場傳感器在適用過程中還有其他重要的技術(shù)指標(biāo)，比如測量范圍、分辨力、線性度、正交性、帶寬等，這些指標(biāo)在上述標(biāo)準(zhǔn)中并沒有涉及，也沒有給出指標(biāo)要求。2）標(biāo)定傳感器類型不同本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了5類傳感器的技術(shù)指標(biāo)要求和測試方法，其中電場變化率（dE/dt或E-Dot）和磁感應(yīng)強度變化率（dB/dt或B-Dot）傳感器的靈敏度、帶寬等項目的測試方法在國內(nèi)外所有標(biāo)準(zhǔn)中都沒有涉及，屬于創(chuàng)新技術(shù)。3）頻率范圍不同由于雷電電磁場信號集中在較低頻率，本標(biāo)準(zhǔn)關(guān)注的頻段更低，甚至到直流，以上發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)更側(cè)重高頻，低頻標(biāo)定相比高頻在方法上有特殊性，比如，對于反射和駐波的要求較低，因此存在針對性的優(yōu)化測試方法，比如在靜態(tài)特性測試時，可以不必考慮標(biāo)準(zhǔn)場產(chǎn)生裝置的終端阻抗匹配問題，此外，還可以采用網(wǎng)格線柵代替平板以實現(xiàn)大尺寸傳感器的測試。（2）協(xié)作單位北京科技大學(xué)、國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司、四川中光防雷科技股份有限公司、合肥航太電物理技術(shù)有限公司等。3.起草過程（1）草案編寫2024年5月，成立了編寫組，明確了目標(biāo)任務(wù)，確定了編寫方案、分工及編寫計劃。分以下三個方面準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)草案：一是在前期資料收集、整理和申報立項稿等工作基礎(chǔ)上，編寫組整理匯總了國內(nèi)外有關(guān)雷電電磁場傳感器方面的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及國內(nèi)外大量參考文獻，并將所有資料發(fā)給編寫人員進行學(xué)習(xí)，通過對文獻整理和數(shù)據(jù)提取，為本標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)制定提供了重要的參考依據(jù)；二是分析整理前期試驗數(shù)據(jù)，根據(jù)編寫組前期的測試數(shù)據(jù)，對線性度、變化率類傳感器動態(tài)特性等指標(biāo)的測試方法進行了數(shù)據(jù)驗證；3三是開展了計算仿真，針對大尺寸傳感器的網(wǎng)格線柵優(yōu)化進行了計算仿真，給出了優(yōu)化的仿真結(jié)果。在以上工作基礎(chǔ)上，擬制了標(biāo)準(zhǔn)草案，向有關(guān)專家進行了咨詢，并進行了修改。（2）標(biāo)準(zhǔn)編制組第一次工作會議2024年8月7日，雷標(biāo)委在河南鄭州組織召開了本標(biāo)準(zhǔn)啟動會暨編制組第一次全體會議。會上，雷標(biāo)委秘書處介紹了標(biāo)準(zhǔn)指定任務(wù)的來源、起草工作組的組建情況、標(biāo)準(zhǔn)制訂的相關(guān)程序、要求及需要注意的事項。主編單位對編制該標(biāo)準(zhǔn)的必要性、相關(guān)內(nèi)容研究進展情況、標(biāo)準(zhǔn)框架、主要內(nèi)容進行了介紹。與會專家對標(biāo)準(zhǔn)文本的范圍及各章節(jié)具體內(nèi)容進行了逐條討論，確定了標(biāo)準(zhǔn)框架及修改完善的內(nèi)容。會后，起草組根據(jù)會上提出的修改意見對標(biāo)準(zhǔn)文本進行修改完善形成標(biāo)準(zhǔn)第二稿。二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則、主要內(nèi)容及其確定依據(jù)（修訂國家標(biāo)準(zhǔn)時，還包括修訂前后技術(shù)內(nèi)容1.編制原則（1）科學(xué)性本標(biāo)準(zhǔn)為制定標(biāo)準(zhǔn)，在編制過程中以陸軍工程大學(xué)編寫組的科學(xué)試驗和計算仿真等工作基礎(chǔ)為藍本，查閱了國內(nèi)外大量的自然閃電、高塔觀測、人工引雷的觀測結(jié)果，參考吸收了已有標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)技術(shù)要求和先進測試方法，充分考慮大氣電場儀、雷電定位儀等主要傳感器制造商的現(xiàn)實能力，從便于標(biāo)準(zhǔn)實施的角度出發(fā)，對雷電電磁場傳感器的技術(shù)要求、測試方法做出了相關(guān)規(guī)定，以期科學(xué)有效地滿足傳感器生產(chǎn)加工、測試以及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化工作的需求。（2）協(xié)調(diào)性本標(biāo)準(zhǔn)的編寫注重與同一領(lǐng)域現(xiàn)行有效的標(biāo)準(zhǔn)之間的相互協(xié)調(diào)，尤其考慮本領(lǐng)域基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的情況。將針對一個對象的規(guī)定盡可能集中在一個正文層次中。將通用內(nèi)容或者規(guī)定放置在標(biāo)準(zhǔn)的某一個部分，其他部分則引用通用部分的相關(guān)內(nèi)容。需要使用其他標(biāo)準(zhǔn)中內(nèi)容時，基本采用引用的方式，避免由于抄錄錯誤導(dǎo)致的差異。（3）規(guī)范性本標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》給出的規(guī)則起草，符合標(biāo)準(zhǔn)編寫要求。本標(biāo)準(zhǔn)的所有條目在表述上力求做到清晰明確，4無模棱兩可、含糊其辭或易于產(chǎn)生歧義的表達；在方法上力求做到務(wù)實、有效、可操作。（4）注意與國際接軌本標(biāo)準(zhǔn)在編寫過程中，時刻對相關(guān)IEC標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)展開深入研究及對比分析。針對本標(biāo)準(zhǔn)編制，編制組查閱了近10年來與本標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容相關(guān)的技術(shù)文檔、論文、技術(shù)規(guī)范和國家、國外標(biāo)準(zhǔn)，吸收借鑒了其中的先進技術(shù)和方法，比如標(biāo)定場產(chǎn)生裝置中，采用的TEM波導(dǎo)、亥姆霍茲線圈和平行板標(biāo)定系統(tǒng)均為當(dāng)前國際公認的標(biāo)準(zhǔn)化測試環(huán)境。2.標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容及其確定依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)共分7章和2個附錄。主要內(nèi)容包括范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語和定義、分類、要求、試驗儀器和裝置和試驗方法。附錄A規(guī)范性附錄，附錄B為資料性附錄。本標(biāo)準(zhǔn)主要從靜態(tài)特性、動態(tài)特性、電磁兼容和環(huán)境適應(yīng)性、外觀質(zhì)量4個方面規(guī)定了雷電電磁場傳感器的14項指標(biāo)要求，同時給出了各指標(biāo)的測試試驗裝置和方法。其中，靜態(tài)特性包括：測量范圍、分辨力、線性度、回差（遲滯）、零點輸出、正交性；動態(tài)特性包括：上升時間、衰減時間常數(shù)、工作頻率范圍、幅頻響應(yīng)變化；環(huán)境適應(yīng)性包括：熱零點偏移、交變濕熱、防水、沖擊。在制訂過程中遵守《中華人民共和國氣象法》、《氣象災(zāi)害防御條例》和《防雷減災(zāi)管理辦法》的要求，在指標(biāo)和方法上，重點參考借鑒了GB/T7665《傳感器通用術(shù)語》、GB/T18459-2001《傳感器主要靜態(tài)性能指標(biāo)計算方法》、GJB10182-2021《靜電傳感器通用規(guī)范》、《IEEEStd1309-2013CalibrationofElectromagneticFieldSensorsandProbes(ExcludingAntennas)from9kHzto40GHz》（9kHz~40GHz電磁場傳感器和探頭校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)）、QX/T566-2020《場磨式大氣電場儀》；在指標(biāo)數(shù)值取值上，重點參考了發(fā)表在國際大氣電學(xué)Top期刊“J.Geophys.Res.”或“Geophys.Res.Lett.”上的文獻“Statisticalcharacteristicsoftheelectricandmagneticfieldsandtheirtimederivatives15mand30mfromtriggeredlightning”、“Electricandmagneticfieldsandfieldderivativesfromlightningsteppedleadersandfirstreturnstrokesmeasuredatdistancesfrom100to1000m”、“Lightningamplitudespectraintheintervalfrom100kHzto20MHz”等。編寫組所在的陸軍工程大學(xué)野戰(zhàn)工程學(xué)院電磁環(huán)境效應(yīng)與光電工程重點實驗室是專門從事雷電等高功率電磁環(huán)境效應(yīng)的國家級實驗室，研制了多種雷電電磁場傳感器，開展了大量的標(biāo)定實驗和理論研究，牽頭和參與過多項雷電防護相關(guān)國軍標(biāo)、國標(biāo)以及團標(biāo)的起草工5作，在雷電測試領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗，并將這些經(jīng)驗融入到本標(biāo)準(zhǔn)修訂過程中。三、試驗驗證的分析、綜述報告，技術(shù)經(jīng)濟論證，預(yù)期的經(jīng)濟效果、社會效益和生態(tài)效益1.主要技術(shù)指標(biāo)要求的論證以下針對標(biāo)準(zhǔn)的主要靜態(tài)、動態(tài)指標(biāo)，給出制定的參考依據(jù)。（1）測量范圍雷電電磁場的幅度隨傳感器與雷電的距離劇烈變化，以地面垂直電場為例，距離回擊通道10m處電場可達到385kV/m,而100km處僅有7.8V/m。目前的傳感器尚不能在如此大的動態(tài)范圍之間同時保持分辨力和線性度的要求。因此，我們提出根據(jù)傳感器的探測距離來確測量范圍的指標(biāo)要求。雷電包含云閃和地閃，通常來講，以地閃回擊過程最為劇烈，對人類的影響也最大?；負綦姶艌龅墓こ棠Ｐ鸵呀?jīng)非常成熟。本說明中，編制組參考Heidler波形[1]作為回擊電流波形，按照國際公認的典型回擊峰值30kA計算，回擊電流沿通道的發(fā)展采用傳輸線回擊工程模型，回擊速度取1.3×108m/s。圖1計算和觀測得到的回擊電場隨距離的變化圖1給出了TL傳輸線模型計算得到的回擊電場總場和輻射場分量隨距離的變化。兩者的差異來源于靜電場和感應(yīng)場分量的貢獻，兩者在近區(qū)場和中間場明顯，具體模擬波形見圖2，10km以外兩者基本一致。圖1中同時標(biāo)出了來自不同國家研究團隊的觀測值，共統(tǒng)計數(shù)據(jù)442次，具體信息見表1。觀測值基本圍繞在計算值附近，其差異主要來源于實際雷電流6和理論計算取值的不同。綜上，我們采用圖1回擊電場總場計算標(biāo)準(zhǔn)草案表1中不同距離處回擊電場的限值。表1電場觀測值數(shù)據(jù)來源來源類型試驗場地回擊數(shù)Willett等[2]人工引雷美國Depasse等[3]人工引雷法國Crawford[4]人工引雷美國郄秀書等[5]7Schoene等[6]人工引雷美國張其林等[7]人工引雷Nag&Rakov[8]美國2Jerauld[9]美國81蔡力[10]人工引雷圖2TL模型模擬得到的100m和1km的電場同理，圖3給出了TL傳輸線模型計算得到的回擊磁場隨距離的變化以及觀測結(jié)果，觀測數(shù)據(jù)共206次，具體觀測數(shù)據(jù)信息見表2。類似電場，同樣采用圖3回擊磁場總場計算標(biāo)準(zhǔn)草案表1中不同距離處回擊磁場的限值。電場變化率和磁場變化率的計算和觀測結(jié)果分別如圖4和圖5，相應(yīng)的觀測數(shù)據(jù)來源分別見表3和表4。相比電場和磁場，對應(yīng)變化率的輻射場更接近于總場，這是由于輻射場分量的變化率更大的原因。圖中同時給出了GJB1389B-2022給出的標(biāo)準(zhǔn)值，這一標(biāo)準(zhǔn)值和輻射場近似非常吻合。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)間的協(xié)調(diào)性，本標(biāo)準(zhǔn)中在變化率傳感器的測量范圍取值時按照GJB1389B-2022確定，得到標(biāo)準(zhǔn)草案中表1的場變化率傳感器的測量范圍。7圖3計算和觀測得到的回擊磁場隨距離的變化表2磁場觀測值數(shù)據(jù)來源來源Baker[11]Uman[12]Schoene[6]Jerauld[13]Hussein[14]類型人工引雷人工引雷人工引雷高塔回擊數(shù)125531圖4計算和觀測得到的回擊電場變化率隨距離的變化8圖5計算和觀測得到的回擊磁場變化率隨距離的變化表3電場變化率觀測值數(shù)據(jù)來源來源Willett[2]Depasse[3]Krider[15]Uman[12]Schoene[6]Jerauld[9]類型人工引雷人工引雷人工引雷人工引雷回擊數(shù)28632533表4磁場變化率觀測值數(shù)據(jù)來源來源Baker[11]Uman[12]Schoene[6]Jerauld[13]Hussein[14]類型人工引雷人工引雷人工引雷高塔回擊數(shù)125531（2）分辨力主要來源于GB/T33678—2017《VLF-LF三維閃電定位網(wǎng)技術(shù)規(guī)范》，該規(guī)范的“表2技術(shù)指標(biāo)要求”中提出接收動態(tài)范圍≥60dB，對應(yīng)分辨力為1‰。此外，根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)中大氣電場測量范圍(±20kV/m）的要求，該分辨力的要求對應(yīng)為40V/m，低于QX/T566-2020《場磨式大氣電場儀》“5.3測量性能分辨力10V/m”的要求。（3）線性度提出2%的指標(biāo)要求主要出于以下兩方面考慮：1）根據(jù)QX/T566-2020《場磨式大氣電場儀》“5.3測量性能線性度1%”的要求，電磁場傳感器包括大氣電場儀，兩者應(yīng)協(xié)調(diào)一致；2）根據(jù)編寫組對某磁場傳感器的實際標(biāo)定數(shù)據(jù)驗證，該次標(biāo)定數(shù)據(jù)來源見論文[16]。標(biāo)9定實驗如圖6所示，模擬器線圈的一端由信號源注入不同波形的信號，另一端串聯(lián)50Ω電阻后接地。通過測量電阻兩端的電壓的得到流過模擬器環(huán)路的電流。磁場測量傳感器輸出接至示波器2通道記錄傳感器測量到的信號。信號源在模擬器中注入頻率100kHz的正弦波信號，幅值由-20V至20V，間隔為5V，分別讀取每次實驗示波器兩個通道波形的峰峰值并記錄數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)磁場B和兩路傳感器測量輸出U_x、U_y見表5。根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)7.2.2條計算得到的最小二乘直線見圖7，得到的線性度分別為0.46%和0.30%，均小于本標(biāo)準(zhǔn)提出的2%。圖6雷電磁場傳感器線性度測試實驗連接框圖表5磁場傳感器線性度測試數(shù)據(jù)B(nT)-220-165-110-5555220U_x(V)-6.59-4.87-3.31-1.633.284.826.65U_y(V)-6.69-4.98-3.33-1.663.354.996.68圖7磁場傳感器線性度標(biāo)定數(shù)據(jù)及最小二乘直線由于電磁場傳感器種類繁多，回差結(jié)果差別較大。經(jīng)編寫組對國內(nèi)多家主流廠商、不同傳感器的回差試驗發(fā)現(xiàn)，回差多在5%以下。通常，對于靈敏度較低的瞬態(tài)場或場變化率傳感器，試驗時需要采用高壓源，高壓脈沖的重復(fù)性難以保證，因此導(dǎo)致靈敏度較低的瞬態(tài)場或場變化率傳感器回差偏大。圖8國內(nèi)多家主流廠商、不同傳感器的回差試驗統(tǒng)計分布（5）零點輸出經(jīng)編寫組對國內(nèi)多家主流廠商、不同傳感器的回差試驗發(fā)現(xiàn)，零點輸出多在1%以下。而且該值也與線性度在一個水平上。（6）正交性根據(jù)GB/T33678—2017《VLF-LF三維閃電定位網(wǎng)技術(shù)規(guī)范》“表2技術(shù)指標(biāo)要求”中提出的測向精度優(yōu)于1°,對正交性做相應(yīng)要求。（7）上升時間根據(jù)人工引雷、自然閃電和高塔對回擊瞬態(tài)場的觀測結(jié)果，如圖9-圖12，瞬態(tài)場上升時間多在亞微秒到微秒尺度，因此規(guī)定瞬態(tài)場傳感器的上升時間應(yīng)小于1.5μs，以響應(yīng)環(huán)境場變化。根據(jù)人工引雷對回擊場變化率的觀測結(jié)果，如圖13，場變化率上升時間多在100ns以內(nèi)，因此規(guī)定瞬態(tài)場傳感器的上升時間應(yīng)小于100ns，以響應(yīng)環(huán)境場變化。圖9人工引雷近距離回擊電磁場上升時間觀測圖10自然閃電首次回擊電磁場上升時間觀測[9]圖11自然閃電首次回擊電磁場上升時間觀測[8]圖12高塔回擊電磁場上升時間觀測[14]圖13人工引雷近距離回擊電磁場變化率上升時間觀測[6]（8）衰減時間常數(shù)傳感器衰減時間常數(shù)的選擇與所關(guān)心的閃電過程有關(guān)，一般要求時間常數(shù)遠大于事件的持續(xù)時間。例如在Krehbiel等[17]采用衰減時間常數(shù)10s的電場變化測量儀對整個閃電的電荷轉(zhuǎn)移過程進行過定位分析。對于一階系統(tǒng)，衰減時間常數(shù)的倒數(shù)對應(yīng)通頻帶的低頻截止頻率。針對快速瞬變過程，可通過減少衰減時間常數(shù)從而降低低頻大信號的進入，從而關(guān)注于瞬態(tài)過程的變化。通常來講，雷電的先導(dǎo)、回擊、預(yù)擊穿、NBE等強的瞬態(tài)脈沖過程多在10μs量級，因此，多采用50μs以上的衰減時間常數(shù)。表6列舉了國內(nèi)外典型閃電探測系統(tǒng)所用電磁場傳感器的衰減時間常數(shù)和通頻帶數(shù)值，從表中可見，衰減時間常數(shù)均不低于50μs。最近的研究表明，在測量電路參數(shù)已知的條件下，在采用60μs的衰減時間常數(shù)，也能夠?qū)撩肓考壍拈W電電場變化，如K過程，有較好的重構(gòu)[18]，因此取衰減時間常數(shù)不低于50μs能夠真實地記錄大部分閃電脈沖放電過程。表6國內(nèi)外典型閃電探測系統(tǒng)所用電磁場傳感器的衰減時間常數(shù)和通頻帶被測量探測系統(tǒng)名稱布設(shè)位置衰減時間常數(shù)通頻帶瞬態(tài)電場慢天線探測網(wǎng)[17]美國未提供LASA[19]美國160Hz-500kHzPBFA[20]美國，KSC1.6kHz-630kHzHAMMA[21]美國100ms1Hz-400kHzMSE[9]美國，ICLRT0.2Hz-4MHzFALMA[22]200μs500Hz-500kHzLFEDA[23]中國，廣州160Hz-600kHzBLNET[24]中國，北京100μs/2ms1.5kHz-1.5MHz江淮天電陣列[25]未提供5kHz-2MHz人工引雷基地[26]中國，廣州從化160Hz-6MHz瞬態(tài)磁場MSE[9]美國，ICLRT20ms10Hz-4MHz未命名，Lyu[27]美國未提供100kHz-250kHzCMCN[28]美國未提供2Hz-25kHzLINET[29]歐洲未提供1kHz-200kHz江淮天電陣列[25]未提供800Hz-400kHzADTD-2[30]未提供3kHz-300kHz廣東引雷基地[26]未提供20kHz-1.2MHz（9）工作頻率范圍根據(jù)回擊電磁場的頻譜測量結(jié)果（如圖14），回擊電磁場的峰值集中在3kHz~100kHz，因此規(guī)定針對地閃回擊過程探測的傳感器，工作頻率范圍宜覆蓋頻段3kHz~100kHz?！独纂姺雷o第4部分：建筑物內(nèi)電氣和電子系統(tǒng)》（標(biāo)準(zhǔn)號：GB/T21714.4），附錄ALPZ區(qū)內(nèi)電磁評估基礎(chǔ)，有以下表述：可以將首次雷擊的磁場表征為典型頻率25kHz,后續(xù)雷擊的磁場表征為典型頻率1MHz?！督ㄖ锓览籽b置檢測技術(shù)規(guī)范》GB/T21431-2015附錄F磁場測量和屏蔽效率的計算的F.2.4中波廣播信號測量法，利用中波廣播發(fā)射1000kHz即1MHz（后續(xù)雷擊的磁場表征為典型頻率1MHz）作為信號源，測量屏蔽效果。因此規(guī)定用于建筑物防雷屏蔽效能檢測的瞬態(tài)場傳感器，工作頻率范圍應(yīng)覆蓋頻段25kHz~1MHz。圖14回擊電磁場的頻譜分布[31]（10）幅頻響應(yīng)變化參考標(biāo)準(zhǔn)草案的附錄B，當(dāng)工作頻率范圍內(nèi)不存在諧振點時，幅頻響應(yīng)的基準(zhǔn)值取最大值，如標(biāo)準(zhǔn)草案圖B(a),此時的幅頻響應(yīng)變化為3dB。由于分布電容和分布電感的存在，在工作頻率范圍內(nèi)可能存在諧振點，本標(biāo)準(zhǔn)允許小幅度的諧振點存在，但是幅度不能超過1dB，如標(biāo)準(zhǔn)草案圖B(b),此時由諧振點造成的工作頻率范圍內(nèi)幅頻響應(yīng)變化應(yīng)小于4dB。2.主要測試方法的論證（1）變化率傳感器參數(shù)的定義和測試方法電場、磁場變化率傳感器的帶寬、靈敏度在國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中都沒有定義，分析主要原因在于其工作頻率在幅頻響應(yīng)曲線的傾斜部分，如圖15，難以直接定義。以電場傳感器為例，考慮到傳感器的輸出電壓和電場變化率通常呈線性關(guān)系：（1）k為靈敏度。轉(zhuǎn)換到頻域后變?yōu)椋海?）因此，等效于除以2πf，將傾斜部分變平，如圖16，就能夠采用類似常規(guī)電場和磁場的標(biāo)定方法進行處理。圖15場變化率傳感器的S21參數(shù)測試結(jié)果圖16圖15曲線除以2πf后的結(jié)果（2）分辨力的計算用同一傳感器對同一物理量值進行一列等精度測量,測量結(jié)果形成一分布，通常視為正態(tài)分布，概率密度函數(shù)為高斯分布：式中，x為物理量值；μ為x的期待值；σ為標(biāo)準(zhǔn)誤差。實測次數(shù)N有限，常用標(biāo)準(zhǔn)偏差為：（4）作為σ的無偏估計。實驗物理學(xué)常用半峰寬度fW(峰值一半處的寬度)作為“分辨本領(lǐng)”，也即分辨力。正態(tài)分布的半峰寬度為：測量結(jié)果落入半峰寬度范圍內(nèi)的概率是0.76。即進行一次測量，測量值x落在(μ?1.177σ,μ+1.177σ)區(qū)間內(nèi)的概率為76%，即：x=u土1.177o（6）式中，置信概率為0.76。假設(shè)作了兩次測量，第一次測得x1，第二次測得x2，且|x2?x1|=2.35σ,則當(dāng)x1落入?yún)^(qū)間[μ?1.177σ,μ+1.177σ]的左部(概率0.76)時，由于|x2?x1|=2.35σ,故x2必落到該區(qū)間外的右邊(概率小于0.12)，如圖1所示。圖1δ=2.35σ的概率計算用圖因此，事件的概率小于0.76×0.12=0.091，即x1、x2屬于同一真值μ的概率小于9.1%，x2與x1屬于不同真值(真值已經(jīng)改變)的概率大于90.9%。對于x1落入?yún)^(qū)間右部、x2落到該區(qū)間外的左邊，情況也是一樣。無論什么情況，只要兩次測量結(jié)果之差等于2.35σ,則真值已經(jīng)改變的概率將大于90.9%，故選用2.35σ作為分辨力δ是合適的[32]δ=2.35σ（7）式中，置信概率大于0.909。當(dāng)?shù)玫椒直媪?，除以靈敏度即轉(zhuǎn)換為不同被測量的國際單位量綱：δ=（8）（3）熱零點漂移測試的恒溫時間熱零點漂移計算公式來源于GB/T18459-2001，每個溫度測量點的暴露持續(xù)時間按GB/T2423.22-20