izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2026-2-96-106izmertech-2484Research ArticleЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯELECTROMAGNETIC MEASUREMENTSЛаборатория генерирования и измерения параметров электромагнитных импульсов: состояние и перспективы метрологического обеспечения в области импульсных электромагнитных полейLaboratory for generation and measurement of electromagnetic pulse parameters: current state and prospects of metrological support in the field of pulsed electromagnetic fieldshttps://orcid.org/0000-0002-0083-5548СахаровК. Ю.SakharovK. Yu.

Константин Юрьевич Сахаров, д-р техн. наук, начальник лаборатории генерирования и измерения параметров электромагнитных импульсов

119361, Москва, ул. Озёрная, 46

Konstantin Yu. Sakharov, D. Sc. (Engeneering), Head of Laboratory for Generation and Measurement of Electromagnetic Pulse Parameters

119361, Moscow, Ozernaya st., 46

sax-m12@vniiofi.ruТуркинВ. А.TurkinV. A.

Владимир Анатольевич Туркин, канд. техн. наук, заместитель начальника лаборатории, лаборатория генерирования и измерения параметров электромагнитных импульсов

119361, Москва, ул. Озёрная, 46

Vladimir A. Turkin, Cand. Sc. (Engineering), Deputy Head of Laboratory for Generation and Measurement of Electromagnetic Pulse Parameters

119361, Moscow, Ozernaya st., 46

turkin@vniiofi.ruМихеевО. В.MikheevO. V.

Олег Викторович Михеев, канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, лаборатория генерирования и измерения параметров электромагнитных импульсов

119361, Москва, ул. Озёрная, 46

Oleg V. Mikheev, Cand. Sc. (Engineering), Leading Researcher, Laboratory for Generation and Measurement of Electromagnetic Pulse Parameters

119361, Moscow, Ozernaya st., 46

mikhv-m12@vniiofi.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9189-7823СуховА. В.SukhovA. V.

Александр Витальевич Сухов, канд. техн. наук, старший научный сотрудник, лаборатория генерирования и измерения параметров электромагнитных импульсов

119361, Москва, ул. Озёрная, 46

Alexander V. Sukhov, Cand. Sc. (Engineering), Senior Researcher, Laboratory for Generation and Measurement of Electromagnetic Pulse Parameters

119361, Moscow, Ozernaya st., 46

sukhov@vniiofi.ruВсероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измеренийРоссияAll-Russian Research Institute for Optical and Physical MeasurementsRussian Federation202611052026752К 60-летию ВНИИОФИ96106Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20262026ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/2484

Обеспечение единства измерений параметров импульсных электромагнитных факторов критически важно для повышения достоверности испытаний на помехоустойчивость авиационной и ракетно-космической техники, оборудования информационно-коммуникационных технологий. Приведён обзор эксплуатируемых в Российской Федерации средств измерений параметров электромагнитных импульсов с указанием типов и основных метрологических характеристик. Показана прослеживаемость данных средств измерений к государственным первичным эталонам единиц напряжённостей импульсных электрического и магнитного полей, высокого импульсного электрического напряжения и импульсного тока. Проведён сравнительный анализ состояния метрологического обеспечения измерений параметров импульсных электромагнитных полей, токов и напряжений в России и за рубежом. Cформулированы основные направления совершенствования эталонной базы Российской Федерации с целью метрологического обеспечения перспективных типов средств измерений параметров импульсных электромагнитных полей. Обоснован выбор пирамидальной ТЕМ-камеры (GTEM-ячейки) в качестве полеобразующей системы эталонов для воспроизведения импульсных электрического и магнитного полей большой длительности с фронтом в диапазоне десятков пикосекунд. Рассчитаны геометрические параметры конструктивных элементов пирамидальной ТЕМ-камеры, оценены амплитудновременной диапазон и неопределённость воспроизведения единиц. Перспективным направлением дальнейших исследований по обеспечению единства измерений параметров импульсных электромагнитных полей является нормирование погрешности динамических характеристик средств измерений в пикосекундном диапазоне.

Ensuring the uniformity of measurements of pulsed electromagnetic factor parameters is critical for improving the reliability of interference immunity testing of aviation, rocket and space equipment, and information and communication technology equipment. This article provides an overview of electromagnetic pulse measurement instruments used in the Russian Federation, indicating their types and main metrological characteristics. Traceability of these measurement instruments to state primary standards of units of pulsed electric and magnetic field strengths, high pulsed electric voltage, and pulsed current is ensured. A comparative analysis of the state of metrological support for pulsed electromagnetic fields, currents, and voltages in Russia and abroad is conducted. The paper formulates key areas for improving the reference base for the metrological support of prospective types of pulsed electromagnetic field measurement instruments. The choice of a pyramidal TEM-cell (GTEM-cell) as a field-generating system of standard facilities for reproducing long-duration pulsed electric and magnetic fields with rise times in the tens of picosecond range is justified. Its geometric parameters and structural elements are calculated, and the amplitude-time range and uncertainty of unit reproduction are estimated. Standardizing the dynamic performance error of measuring instruments in the picosecond range has been identified as a prospective direction for further research in ensuring the uniformity of pulsed electromagnetic field measurements.

эталонэлектромагнитный импульсТЕМ-камераимпульсное электромагнитное полеstandardelectromagnetic pulseGTEM-cellpulsed electromagnetic fieldReferencesGiri D. V., Hoad R., Sabath F. High-Power Electromagnetic Effects on Electronic Systems. Boston, Massachusetts, Artech House Publ (2020).Giri D. V., Hoad R., Sabath F. High-Power Electromagnetic Effects on Electronic Systems. Boston, Massachusetts, Artech House Publ (2020).Газизов Т. Р., Заболоцкий А. М., Куксенко С. П. Электромагнитная совместимость: преднамеренные силовые электромагнитные воздействия. Изд-во ТУСУРа, Томск (2018).Gazizov T. R., Zabolotsky A. M., Kuksenko S. P. Electromagnetic compatibility: intentional powerful electromagnetic interference. TUSUR Publ., Tomsk (2018). (In Russ.)Соколов А. А. О метрологическом обеспечении измерений напряженности импульсных электрических и магнитных полей. В кн. под ред. Степанова Б. М. Вопросы излучения и измерения нестационарных электромагнитных полей, c. 31–47. Изд-во ВНИИФТРИ, Москва (1980).Sokolov A. A. On metrological support for measurements of the intensity of pulsed electric and magnetic fi elds. In: Stepanov B. M. (eds.) Issues of radiation and measurement of non-stationary electromagnetic fi elds, pp. 31–47. VNIIFTRI Publ., Moscow (1980). (In Russ.)Сахаров К. Ю., Туркин В. А., Михеев О. В., Сухов А. В., Уголев В. Л., Денисов М. Ю. Средства измерений импульсных электромагнитных полей и токов. Технологии электромагнитной совместимости, (1(72)), 63–76 (2020). https://www.elibrary.ru/xngagbSakharov K. Yu., Turkin V. A., Mikheev O. V., Sukhov A. V., Ugolev V. L., Denisov M. Yu. Measuring instruments of transient electromagnetic fi elds and currents. Electromagnetic compatibility technologies, (1(72)), 63–76 (2020). (In Russ.) https://www.elibrary.ru/xngagbСахаров К. Ю., Туркин В. А., Михеев О. В., Добротворский М. И., Сухов А. В. Измерительный преобразователь напряженности импульсного электрического поля пикосекундной длительности. Измерительная техника, (2), 62–64 (2014). https://www.elibrary.ru/saepgbSakharov K. Yu., Turkin V. A., Mikheev O. V., Dobrotvorskii M. I., Sukhov A. V. A picosecond pulsed electric fi eld strength measuring transducer. Izmeritel’naya Tekhnika, (2), 62–64 (2014). (In Russ.) https://www.elibrary.ru/saepgbBuchenauer C. J., Marek R. Antennas and electric fi eld sensors for time domain measurements: an experimental investigation. In: Carin L., Felsen L. B. (eds.) Ultra-Wideband, Short-Pulse Electromagnetics 2, pp. 197–208. Springer, Boston (1995). https://doi.org/10.1007/978-1-4899-1394-4_22Buchenauer C. J., Marek R. Antennas and electric fi eld sensors for time domain measurements: an experimental investigation. In: Carin L., Felsen L. B. (eds.) Ultra-Wideband, Short-Pulse Electromagnetics 2, pp. 197–208. Springer, Boston (1995). https://doi.org/10.1007/978-1-4899-1394-4_22Gaborit G., Jarrige P., Gaeremynck Y. Pockels’ Effect-Based Probe for UWB and HPEM measurements. In: Sabath F., Mokole E. (eds.) Ultra-Wideband, Short-Pulse Electromagnetics 10, pp. 411–424. Springer, New York (2013). https://doi.org/10.1007/978-1-4614-9500-0_37Gaborit G., Jarrige P., Gaeremynck Y. Pockels’ Effect-Based Probe for UWB and HPEM measurements. In: Sabath F., Mokole E. (eds.) Ultra-Wideband, Short-Pulse Electromagnetics 10, pp. 411–424. Springer, New York (2013). https://doi.org/10.1007/978-1-4614-9500-0_37Lee D.-J., Hong Y.-P., Hwang I.-J., Kang T.-W. Integrated electrooptic sensor for intense electromagnetic pulse measurements. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 72, 1–8, 7004608 (2023). https://doi.org/10.1109/TIM.2023.3284921Lee D.-J., Hong Y.-P., Hwang I.-J., Kang T.-W. Integrated electrooptic sensor for intense electromagnetic pulse measurements. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 72, 1–8, 7004608 (2023). https://doi.org/10.1109/TIM.2023.3284921Taka Y., Kawamata K., Ishigami S. Verifi cation of measurement waveforms of transient electric fi eld caused by micro-gap spark using optical electric fi eld probe. Electronics and Communications in Japan, 102(3), 3–11 (2019). https://doi.org/10.1002/ecj.12144Taka Y., Kawamata K., Ishigami S. Verifi cation of measurement waveforms of transient electric fi eld caused by micro-gap spark using optical electric fi eld probe. Electronics and Communications in Japan, 102(3), 3–11 (2019). https://doi.org/10.1002/ecj.12144Istrate D., Blanc I., Fortuné D. Development of a measurement setup for high impulse currents. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 62(6), 1473–1478 (2013). https://doi.org/10.1109/TIM.2013.2239018Istrate D., Blanc I., Fortuné D. Development of a measurement setup for high impulse currents. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 62(6), 1473–1478 (2013). https://doi.org/10.1109/TIM.2013.2239018Сухов А. В., Сахаров К. Ю., Михеев О. В., Туркин В. А., Уголев В. Л., Денисов М. Ю., Родин Р. А. Радиофотонный измерительный преобразователь напряженности импульсного электрического поля в субнаносекундном диапазоне. Измерительная техника, (6), 61–65 (2014). https://www.elibrary.ru/xvlujnSukhov A. V., Sakharov K. Yu., Mikheev O. V., Turkin V. A., Ugolev V. L., Denisov M. Yu., Rodin R. A. Microwave photonic detector for measuring pulsed electric fi eld strengths in the sub-nanosecond region. Izmeritel’naya Tekhnika, (6), 61–65 (2014). (In Russ.) https://www.elibrary.ru/xvlujnДолматов Т. В., Букин В. В., Гарнов С. В., Герасимчук О. А., Поповский Ю. Ю., Неуструев В. В., Сахаров К. Ю., Михеев О. В. Сверхширокополосная система для измерения напряженности электрического поля на основе кристалла теллурида кадмия в диэлектрическом волоконном сенсоре. Доклады Российской Академии Наук. Физика, технические науки, (1), 8–12 (2022). https://doi.org/10.31857/S2686740022020031 ; https://www.elibrary.ru/tlgpmoDolmatov T. V., Bukin V. V., Garnov S. V., Gerasimchuk O. A., Popovskiy Y. Y., Neustruev V. V., Sakharov K. Y., Miheev O. V. Ultra-wideband electric fi eld measurement system using CdTe-based dielectric fi ber tip sensor. Doklady Physics, 67(3), 63–66 (2022). https://doi.org/10.1134/S1028335822030028Сухов А. В., Сахаров К. Ю., Золотаревский Ю. М., Михеев О. В., Туркин В. А. Исследование неопределённости воспроизведения единицы высокого импульсного электрического напряжения. Измерительная техника, (10), 49–53 (2020). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-10-49-53 ; https://www.elibrary.ru/zzujefSukhov A. V., Sakharov K. Yu., Zolotarevsky Y. M., Mikheev O. V., Turkin V. A. A study of high transient voltage unit realization uncertainty. Izmeritel’naya Tekhnika, (10), 49–53 (2020). (In Russ.) https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-10-49-53 ; https://www.elibrary.ru/zzujefСахаров К. Ю., Сухов А. В., Туркин В. А., Михеев О. В. Государственный первичный специальный эталон единицы силы импульсного тока в диапазоне от 1,0 до 1,0·105 А ГЭТ 202-2024. Измерительная техника, 73(9), 4–11 (2024). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2024-9-4-11 ; https://www.elibrary.ru/tjbzhvSakharov K. Yu., Turkin V. A., Mikheev O.V., Sukhov A. V. State primary special standard of impulse current unit in the range from 1.0 to 1.0⋅105 A GET 202-2024. Izmeritel’naya Tekhnika, 73(9), 4–11 (2024). (In Russ.) https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2024-9-4-11 ; https://www.elibrary.ru/tjbzhvСахаров К. Ю., Михеев О. В., Туркин В. А., Сухов А. В., Алешко А. И. Государственный первичный специальный эталон единиц напряженностей импульсных электрического и магнитного полей с длительностью фронта импульсов в диапазоне от 10 до 100 пс ГЭТ 178-2016. Измерительная техника, (6), 3–7 (2018). https://www.elibrary.ru/uwaolwSakharov K. Yu., Mikheev O. V., Turkin V. A., Sukhov A. V., Aleshko A. I. National Primary special standard of pulse electric and magnetic fi elds intensities units with pulse rise time in the range of 10 ps to 100 ps GET 178–2016. Izmeritel’naya Tekhnika, (6), 3–7 (2018). (In Russ.) https://www.elibrary.ru/uwaolwSarbu A., Bechet P., Miclaus S. Limitations of using electro-optical probes for the measurement of the electromagnetic fi eld emitted by the new generations of wireless communication devices. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 1254, 012022 (2022). https://doi.org/10.1088/1757-899X/1254/1/012022Sarbu A., Bechet P., Miclaus S. Limitations of using electro-optical probes for the measurement of the electromagnetic fi eld emitted by the new generations of wireless communication devices. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 1254, 012022 (2022). https://doi.org/10.1088/1757-899X/1254/1/012022Thye H., Armbrecht G., Koch M. Pulse propagation in gigahertz transverse electromagnetic cells. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, 51(3), 592–603 (2009). https://doi.org/10.1109/TEMC.2009.2018121Thye H., Armbrecht G., Koch M. Pulse propagation in gigahertz transverse electromagnetic cells. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, 51(3), 592–603 (2009). https://doi.org/10.1109/TEMC.2009.2018121Сахаров К. Ю., Туркин В. А., Михеев О. В., Сухов А. В. Совершенствование государственного первичного специального эталона единиц напряженностей импульсного электрического и магнитного полей ГЭТ 178-2016. Метрология в радиоэлектронике: Тез. докл. XIV Всероссийской научно-технической конференции, Н. Новгород, 17–19 июня 2025 года, с. 264–270. Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений, Менделеево (2025). https://www.elibrary.ru/zaxvqgSakharov K. Yu., Turkin V. A., Mikheev O. V., Sukhov A.V. Improvement of the state primary special standard of units of intensity of pulsed electric and magnetic fi elds GET 178-2016. Metrology in Radio electronics: Thesis of the XIV All-Russian Scientifi c and Technical Conference, Nizhny Novgorod, June 17–19, 2025, pp. 264–270, Russian Scientifi c Research Institute of Physical, Technical and Radio Measurements, Mendeleevo (2025). (In Russ.) https://www.elibrary.ru/zaxvqgYamashita E., Atsuki K. Strip line with rectangular outer conductor and three dielectric layers. IEEE Transactions On Microwave Theory and Techniques, 18(5), 238–244 (1970). https://doi.org/10.1109/TMTT.1970.1127205Yamashita E., Atsuki K. Strip line with rectangular outer conductor and three dielectric layers. IEEE Transactions On Microwave Theory and Techniques, 18(5), 238–244 (1970). https://doi.org/10.1109/TMTT.1970.1127205Efanov V. M., Efanov M. V. Megaampere compact pulse generators based on fi d technology. Concepts. Modeling. Prototypes. Proc. 2025 IEEE Pulsed Power & Plasma Science (PPPS), p. 424, Berlin, Germany (2025). https://doi.org/10.1109/PPPS56198.2025.11248471Efanov V. M., Efanov M. V. Megaampere compact pulse generators based on fi d technology. Concepts. Modeling. Prototypes. Proc. 2025 IEEE Pulsed Power & Plasma Science (PPPS), p. 424, Berlin, Germany (2025). https://doi.org/10.1109/PPPS56198.2025.11248471Jiang Y., Xu Z., Wu P., Huang L., Meng C. A time-domain calibration method for transient EM fi eld sensors. Measurement, (168), 108368 (2021). https://doi.org/10.1016/j.measurement.2020.108368 ; https://www.elibrary.ru/hyaihvJiang Y., Xu Z., Wu P., Huang L., Meng C. A time-domain calibration method for transient EM fi eld sensors. Measurement, (168), 108368 (2021). https://doi.org/10.1016/j.measurement.2020.108368 ; https://www.elibrary.ru/hyaihvBieler M. International comparison on ultrafast waveform metrology. Proc. 2020 Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM), Denver, CO, USA, pp. 1–2 (2020). https://doi.org/10.1109/CPEM49742.2020.9191926Bieler M. International comparison on ultrafast waveform metrology. Proc. 2020 Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM), Denver, CO, USA, pp. 1–2 (2020). https://doi.org/10.1109/CPEM49742.2020.9191926Mittermayer C., Steininger A. On the determination of dynamic errors for rise time measurement with an oscilloscope. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 48(6), 1103–1107 (1999). https://doi.org/10.1109/19.816121Mittermayer C., Steininger A. On the determination of dynamic errors for rise time measurement with an oscilloscope. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 48(6), 1103–1107 (1999). https://doi.org/10.1109/19.816121Клеопин А. В., Малай И. М. Современные подходы к обеспечению единства измерений быстропротекающих импульсных электрических процессов. Измерительная техника, (9), 47–53 (2021). https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-9-47-53 ; https://www.elibrary.ru/riivudKleopin A. V., Malay I. M. Modern approaches to ensure traceability of fast electrical pulse processes measurements. Izmeritel’naya Tekhnika, (9), 47–53 (2021). (In Russ.) https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-9-47-53 ; https://www.elibrary.ru/riivud

The authors declare that there are no conflicts of interest present.