(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁パルス（ＥＭＰ）現象および意図的電磁妨害（ＩＥＭＩ）現象を検出する装置において、
前記装置は、
１００Ｖ／ｍ〜１００，０００Ｖ／ｍの電場振幅と１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数を有する電磁パルス（ＥＭＰ）現象または意図的電磁妨害（ＩＥＭＩ）現象により生成される遠方の磁場の少なくとも一部を表す信号を受信する遮蔽ループ磁気アンテナと、
前記遮蔽ループ磁気アンテナに電気的に接続されている電気回路と、を備え、
前記電気回路は、
直流分離回路を介して前記遮蔽ループ磁気アンテナに接続されており、前記遮蔽ループ磁気アンテナの一定でない周波数応答を補償し、前記遮蔽ループ磁気アンテナによって受信された信号の周波数に依存しない振幅を有する信号を出力する等価部と、
前記等価部に電気的に接続されており、前記遮蔽ループ磁気アンテナで受信した信号に基づく信号レンジを生成する対数増幅部と、
前記対数増幅部からの信号を受信し、前記受信した信号のピーク値を捕捉するピーク検出部と、を備え、
前記ピーク検出部は、自由場のインピーダンスを係数とした磁場と電場の正の相関を用いて、前記捕捉した信号から前記ＥＭＰ現象またはＩＥＭＩ現象の電場のピーク値を決定することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ピーク検出部に通信可能に接続されており、前記ＥＭＰ現象またはＩＥＭＩ現象の存在を計算するマイクロプロセッサ、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ピーク検出部と、前記マイクロプロセッサとの間で接続されており、前記ピーク値のデジタル表現を生成するＡＤ変換部、をさらに備え、
前記マイクロプロセッサは、検出された前記ピーク値の前記デジタル表現に基づいて、前記ＥＭＰ現象またはＩＥＭＩ現象の存在を計算する
ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記等価部からの信号を受信し、前記受信した信号の第２のピーク値を捕捉する第２のピーク検出部と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ピーク検出部は、２段式のピーク検出部である
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記等価部と、前記対数増幅部との間で接続されている抵抗減衰部、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記電気回路は、前記ピーク値を定期的にサンプリングして、前記ＥＭＰ現象またはＩＥＭＩ現象の存在を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記遮蔽ループ磁気アンテナは、約１／４インチの直径を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記遮蔽ループ磁気アンテナに直交する方向に向いている第２の遮蔽ループ磁気アンテナと、
前記第２の遮蔽ループ磁気アンテナに電気的に接続されており、前記信号の第２のピーク値を捕捉する第２の電気回路と、
前記遮蔽ループ磁気アンテナおよび前記第２の遮蔽ループ磁気アンテナに直交する方向に向いている第３の遮蔽ループ磁気アンテナと、
前記第３の遮蔽ループ磁気アンテナに電気的に接続されており、前記信号の第３のピーク値を捕捉する第３の電気回路と、をさらに備え、
前記ＥＭＰ現象またはＩＥＭＩ現象は、前記ピーク値と、前記第２のピーク値と、前記第３のピーク値とに少なくとも部分的に基づいて検出される
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記ＥＭＰ現象またはＩＥＭＩ現象は、前記ピーク値、前記第２のピーク値、および前記第３のピーク値を組み合わせたベクトル和の大きさと、閾値との比較に基づいて検出される
ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
高強度場における電磁パルス（ＥＭＰ）現象および意図的電磁妨害（ＩＥＭＩ）現象を検出する方法において、
前記方法は、
１００Ｖ／ｍ〜１００，０００Ｖ／ｍの電場振幅と１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数を有する電磁波により生成される遠方の磁場の少なくとも一部を表す信号を受信する遮蔽ループ磁気アンテナを用いて電磁波の磁場を監視するステップと、
前記遮蔽ループ磁気アンテナに接続されているピーク検出部での磁場の大きさに基づくアナログ信号のピーク信号値を捕捉するステップと、
前記捕捉したピーク信号値に少なくとも部分的に基づいて高強度場におけるＥＭＰ現象またはＩＥＭＩ現象の存在を決定するステップと、を備え、
前記高強度場におけるＥＭＰ現象またはＩＥＭＩ現象の存在を決定するステップは、自由場のインピーダンスを係数とした磁場と電場との正の相関を用いて前記磁場に基づいて電場を決定するステップを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記高強度場におけるＥＭＰ現象またはＩＥＭＩ現象に関するデータを計算機システムに送信するステップ、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ピーク検出部の前記ピーク信号値を定期的に読み取り、前記ピーク信号値を前記ピーク検出部から削除するステップ、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ピーク信号値を、第２のピーク信号値および第３のピーク信号値と組み合わせて、
組み合わせ信号の大きさを取得するステップ、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記組み合わせ信号の値は、前記ピーク信号値と、前記第２のピーク信号値と、前記第３のピーク信号値との二乗和の平方根で表す
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
高強度場における電磁パルス（ＥＭＰ）現象または意図的電磁妨害（ＩＥＭＩ）現象を検出する装置において、
前記装置は、
第１の遮蔽ループ磁気アンテナと、
前記第１の遮蔽ループ磁気アンテナに直交する方向に向いている第２の遮蔽ループ磁気アンテナと、
前記第１の遮蔽ループ磁気アンテナおよび前記第２の遮蔽ループ磁気アンテナに直交する方向に向いている第３の遮蔽ループ磁気アンテナと、
前記第１の遮蔽ループ磁気アンテナに電気的に接続されており、前記第１の遮蔽ループ磁気アンテナで受信した信号の第１のピーク値を捕捉する第１の電気回路と、
前記第２の遮蔽ループ磁気アンテナに電気的に接続されており、前記第２の遮蔽ループ磁気アンテナで受信した信号の第２のピーク値を捕捉する第２の電気回路と、
前記第３の遮蔽ループ磁気アンテナに電気的に接続されており、前記第３の遮蔽ループ磁気アンテナで受信した信号の第３のピーク値を捕捉する第３の電気回路と、
前記第１のピーク値と、前記第２のピーク値と、前記第３のピーク値とに少なくとも部分的に基づいて、自由場のインピーダンスを係数とした磁場と電場との正の相関を用いて電場を決定し、電磁パルス（ＥＭＰ）現象または意図的電磁妨害（ＩＥＭＩ）現象を検出するプロセッサと、を備え、
前記第１、第２、第３の遮蔽ループ磁気アンテナの各々は、１００Ｖ／ｍ〜１００，０００Ｖ／ｍの電場振幅と１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数を有する電磁波により生成される遠方の磁場の少なくとも一部を表す信号を受信する
ことを特徴とする装置。
【請求項１７】
前記第１の電気回路と、前記第２の電気回路と、前記第３の電気回路とはそれぞれ、
前記アンテナに電気的に接続されている直流分離回路と、
前記直流分離回路に電気的に接続されており、前記アンテナの差分周波数応答を補償する等価部と、
前記等価部に電気的に接続されている対数増幅部と、
前記対数増幅部に電気的に接続されているピーク検出部と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記プロセッサは、ピーク信号値と、第２のピーク信号値と、第３のピーク信号値との二乗和の平方根に基づいて前記ＥＭＰ現象またはＩＥＭＩ現象を検出する
ことを特徴とする請求項１６に記載の装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、米国を除くすべての指定国については、米国法人エンプリマス，インク．を出願人として、米国については、米国市民ジャクソン、デイヴィッド，米国市民フックス、グレッグ，米国市民ファクスヴォーグ、フレデリック、アール．および米国市民ノーエ、テレンス、アール．を出願人として、更に、２００９年１０月１６日に出願された米国仮特許出願第６１／２５２，５４０号および２０１０年１月４日に出願された米国仮特許出願第６１／２９２，１１８号の優先権を主張して、２０１０年１０月１８日付ＰＣＴ国際特許出願として出願されるものであり、これらの米国仮特許出願の開示内容全体は、参照することにより本願に組み込まれている。
【０００２】
（技術分野）
本開示内容は、電磁場の検出に関する。特に、本開示内容は、電磁場検出のシステムおよび方法の双方に関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
電磁場に曝露されることは、電子装置の妨害または損傷の原因となり、電子装置の誤作動または作動停止を招く。このことはとりわけ、機密性の高い計算機システムデータの場合におけるリスクとなる。前記データは、強力な電磁パルス（electromagnetic pulse：ＥＭＰ）または意図的電磁妨害現象（intentional electromagnetic interference：ＩＥＭＩ）（以下、「ＥＭＰ／ＩＥＭＩ現象」と称する）が発生した場合に破損したりまたは失われたりすることがある。
【０００４】
ＥＭＰ／ＩＥＭＩ現象は、概して２つの形態の１つをとる。１つ目の形態は、短期間かつ高電圧（例：１００ｋＶ／ｍ前後）の現象に対応する高強度場現象のことであり、一般的には、狭帯域または分散した複数の信号（例：周波数レンジは１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ）からなる短パルスの形状をとる。これらの種類の現象は、一般的には、装置内部に高電圧差を発生させ、電気部品の大誘導電流およびバーンアウトを引き起こす。２つ目の形態は、低強度場現象（例：０．０１〜１０Ｖ／ｍの範囲内の現象）のことであり、環境に損傷を与える高強度場ほどではないものの電磁環境を変化させる一方で、依然としていくつかの応用分野における関心の的となっている。
【０００５】
現行の電磁システムは、電気的アンテナを用いて高強度場現象または低強度場現象の存在を検出する。例えば、電気双極子アンテナ、Ｄドット検出器、または電気光学的検出器を用いることができる。電気双極子アンテナは、一般的に、アンテナでの誘導電圧に直接的に基づく信号を受信するショトキ型ダイオード検出システムを用いて作動する。Ｄドット検出器は、電気変位の時間変化率を測定し、まとまった時間に亘って電場の時間変化率を積算することによってアンテナでの電界強度を推定する。というわけで、これらの検出器もまた、電場上で直接的に作動する。電気光学的検出器は、固体または液体中の屈折率の電磁場の存在に基づく変化を用いる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらのシステムには、いくつか欠点がある。というのも、前記した種類のアンテナおよび関連する電気回路の各々は、高強度場現象および低強度場現象について予想される信号レンジ全体に亘る現象に応答できないからであり、または、いくつかの環境下においては使用するのに高価すぎたりまたは信頼性に欠けすぎたりしているからである。
高強度場現象（例：上記したような高電圧パルスや大きな信号強度を有する他の現象）の場合では、上記したさまざまな電気的アンテナは、大きな電場を観測すると、その結果として大きな誘導電圧がアンテナ上で発生する。また、アンテナ探針または付随するケーブルの外表面上を流れるコモンモード電流は、アンテナが生み出す出力電力または電圧において予測し得ない変動を引き起こしてしまう。このことは、下流側の電気回路に与える潜在的な損傷の原因となる。
低強度場現象の場合であっても、予想される周波数（例：１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ）の信号レンジ全体に亘る現象を十分に捕捉することは困難である。さらに、保護されている高感度の電子装置に近接する高電圧アンテナの形態を管理することは困難である。そのような電子装置が大きな電気信号から遮蔽されることを意図している場合はなおさらである。
【０００７】
このような理由およびその他の理由によって、更なる改良が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（要約）
以下の開示内容に従って、前記した、そして他の問題点は、以下の通りに対処する。
【０００９】
第１の態様は、電磁パルス（ＥＭＰ）現象または意図的電磁妨害（ＩＥＭＩ）現象を検出する装置について開示する。前記装置は、１００Ｖ／ｍ〜１００，０００Ｖ／ｍの電場振幅と１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数を有する電磁パルス（ＥＭＰ）現象または意図的電磁妨害（ＩＥＭＩ）現象により生成される遠方の磁場の少なくとも一部を表す信号を受信する遮蔽ループ磁気アンテナと、前記アンテナに電気的に接続されている電気回路と、を備える。前記電気回路は、直流分離回路を介して前記アンテナに接続されており、前記遮蔽ループ磁気アンテナの一定でない周波数応答を補償し、前記遮蔽ループ磁気アンテナによって受信された信号の周波数に依存しない振幅を有する信号を出力するする等価部を備える。前記電気回路はまた、前記等価部に電気的に接続されており、前記遮蔽ループ磁気アンテナで受信した信号に基づく信号レンジを生成する対数増幅部を備える。前記電気回路はさらに、前記対数増幅部からの信号を受信し、前記受信した信号のピーク値を捕捉するピーク検出部を備える。前記ピーク検出部は、自由場のインピーダンスを係数とした磁場と電場の正の相関を用いて、前記捕捉した信号から前記ＥＭＰ現象またはＩＥＭＩ現象の電場のピーク値を決定する。 
【００１０】
第２の態様は、電磁パルス（ＥＭＰ）現象または意図的電磁妨害（ＩＥＭＩ）現象を検出する方法は、１００Ｖ／ｍ〜１００，０００Ｖ／ｍの電場振幅と１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数を有する電磁パルス（ＥＭＰ）現象または意図的電磁妨害（ＩＥＭＩ）現象により生成される遠方の磁場の少なくとも一部を表す信号を受信する遮蔽ループ磁気アンテナを用いて電磁波の磁場を監視するステップを備える。前記方法はさらに、前記遮蔽ループ磁気アンテナに接続されているピーク検出部での磁場の大きさに基づくアナログ信号のピーク信号値を捕捉するステップを備える。前記方法はまた、前記捕捉したピーク信号値に少なくとも部分的に基づいて高強度場におけるＥＭＰ現象またはＩＥＭＩ現象の存在を決定するステップと、を備え、前記高強度場におけるＥＭＰ現象またはＩＥＭＩ現象の存在を決定するステップは、自由場のインピーダンスを係数とした磁場と電場の正の相関を用いて、測定された前記磁場に基づいて電場を推測するステップを含む。 
【００１１】
第３の態様は、高強度場における電磁パルス（ＥＭＰ）現象または意図的電磁妨害（ＩＥＭＩ）現象を検出する装置について開示する。前記装置は、第１の遮蔽ループ磁気アンテナと、前記第１の遮蔽ループ磁気アンテナに直交する方向に向いている第２の遮蔽ループ磁気アンテナと、前記第１の遮蔽ループ磁気アンテナおよび前記第２の遮蔽ループ磁気アンテナに直交する方向に向いている第３の遮蔽ループ磁気アンテナと、を備える。前記装置はさらに、前記第１の遮蔽ループ磁気アンテナに電気的に接続されており、前記第１の遮蔽ループ磁気アンテナで受信した信号の第１のピーク値を捕捉する第１の電気回路を備える。前記装置はまた、前記第２の遮蔽ループ磁気アンテナに電気的に接続されており、前記第２の遮蔽ループ磁気アンテナで受信した信号の第２のピーク値を捕捉する第２の電気回路を備える。前記装置は、前記第３の遮蔽ループ磁気アンテナに電気的に接続されており、前記第３の遮蔽ループ磁気アンテナで受信した信号の第３のピーク値を捕捉する第３の電気回路を備える。前記装置はまた、前記第１のピーク値と、前記第２のピーク値と、前記第３のピーク値とに少なくとも部分的に基づいて、自由場のインピーダンスを係数とした磁場と電場との正の相関を用いて電場を決定し、電磁パルス（ＥＭＰ）現象または意図的電磁妨害（ＩＥＭＩ）現象を検出するプロセッサを備える。前記第１、第２、第３の遮蔽ループ磁気アンテナの各々は、１００Ｖ／ｍ〜１００，０００Ｖ／ｍの電場振幅と１ＭＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数を有する電磁波により生成される遠方の磁場の少なくとも一部を表す信号を受信する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】施設に配置されている電磁検出システムの概略ブロック図の一例である。
【図２】本開示内容の可能な実施形態によって、電磁信号を検出するシステムの一例である。
【図３Ａ】本開示内容の可能な実施形態によって、高強度場パルスの検出に使用可能なアンテナの一例である。
【図３Ｂ】本開示内容の可能な第２の実施形態によって、高強度場パルスの検出に使用可能なアンテナの一例である。
【図４】本開示内容の可能な実施形態によって、高強度場または低強度場の検出に使用可能な電気回路の概略ブロック図の一例である。
【図５】本開示内容の可能な他の実施形態によって、高強度電磁場の検出に使用可能な電気回路の概略ブロック図の一例である。
【図６】本開示内容の可能な実施形態によって、高強度場検出装置を含む高電磁場電磁パルス検出システムの概略ブロック図である。
【図７】本開示内容の可能な実施形態によって、遮蔽筐体内部にまで組み込まれた高強度場電磁パルス検出システムの概略ブロック図である。
【図８】本開示内容の可能な第１の実施形態によって、本明細書で説明した高強度場用電気回路に接続されて使用可能なアンテナ構造体の概略描写図の一例である。
【図９】本開示内容の可能な第２の実施形態によって、本明細書で説明した高強度場用電気回路に接続されて使用可能なアンテナ構造体の概略描写図の一例である。
【図１０】本開示内容の可能な実施形態によって、電磁気的に遮蔽した筐体に取り付けられたアンテナ構造体の概略描写図の一例である。
【図１１】本開示内容の可能な第１の実施形態による低強度場電磁パルス検出システムの概略ブロック図である。
【図１２】本開示内容の可能な第２の実施形態による低強度場電磁パルス検出システムの概略ブロック図である。
【図１３】本開示内容の可能な第３の実施形態による低強度場電磁パルス検出システムの概略ブロック図である。
【図１４】本開示内容の可能な第４の実施形態による低強度場電磁パルス検出システムの概略ブロック図である。
【図１５】本開示内容の態様を形づけられる電子計算装置の概略ブロック図である。
【図１６】本開示内容の可能な実施形態によって、電磁パルス現象を検出する方法およびシステムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（詳細な説明）
本発明のさまざまな実施形態は、図面を参照して詳細に説明されることになる。図面において、同一の参照用数字は、いくつかの図に亘って同一の部分および集合物を表している。さまざまな実施形態に言及することは、本発明の範囲を限定することにはならない。本発明の範囲は、本願に添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。さらに、本明細書に記載されているいかなる具体例も、限定することを意図したものではなく、単に、請求項に係る発明について可能となる多数の実施形態のいくつかを説明するにすぎない。
【００１４】
概して、本開示内容は、電磁場、とりわけ電子装置の損傷の原因となり得る類の電磁場を検出するための方法およびシステムに関する。本開示内容は、特に、高強度場および低強度場でのＥＭＰ／ＩＥＭＩ現象を検出そして捕捉することで、発生する現象の種類、およびその現象が発生したときの電子装置の具体的な状態を、システムが決定できるようにすることに関する。いくつかの電気回路および複数の構成要素を、具体的に設計された筐体および検出装置と組み合わせることによって、これらの種類の電磁現象に起因する損傷を抑えることができる。
【００１５】
具体的には、本開示内容のいくつかの態様は、遮蔽磁気ループアンテナおよび関連する電気回路を用いて、１または複数の磁場の検出に基づく推定電場を推測的に取得することに関する。さらに、急峻な立ち上がり時間応答および振幅における大きなダイナミックレンジ変位を有する具体的な電気回路について開示する。このような応答および変位によって、前記した電気回路は、ＥＭＰ／ＩＥＭＩ現象などの電磁場現象の発生中に生成されるさまざまな振幅に含まれる極狭パルスを検出することができる。
【００１６】
本明細書で説明される開示内容のいくつかの態様の論理的演算は、（１）コンピュータ内のプログラム制御可能な電気回路上で動作する一連のコンピュータ実行型のステップ、演算、または手順、および／または、（２）ディレクトリシステム、データベースまたはコンパイラ内のプログラム制御可能な電気回路上で動作する一連のコンピュータ実行型のステップ、演算、または手順、として実行される。
【００１７】
まず図１を参照すると、施設１０２に配置されている電磁現象検出システム１００の概略ブロック図の一例が示されている。電磁現象検出システム１００は、施設１０２のいたるところに配置されている複数の検出器１０４を備える。図示される実施形態において、検出器１０４は、施設１０２の周囲に沿って配置されており、施設内部にある電子装置１０６に接続されている。そのようにして、検出器１０４は、さまざまな温度範囲に亘って、かつ、さまざまな天候条件下で作動することになる。
【００１８】
検出器１０４は、数多くの形態のなかから任意の形態のものとすることができる。いくつかの実施形態では、検出器１０４は、本明細書に記載されているように、単独型の高強度場または低強度場の電磁現象検出器とすることができる。そのような実施形態において、検出器１０４はまた、温度、一酸化炭素、二酸化炭素、煙、火、放射線などの他のセンサ、または化学センサを選択的に備えることができる。さらに、１または複数の異なる種類の検出器を単一の施設１０２に用いることができる。
【００１９】
図示される実施形態において、検出器１０４の各々は、一つの検出システム１０８に通信可能に接続されている。各実施形態において、検出システム１０８は、中心に配置され、電磁遮蔽された計算機システムであり、検出器１０４からの信号を受信することができる。検出システム１０８は、検出器から受信した信号を解析することができ、１または複数の異なる種類の計算（後記）に基づいて、ＥＭＰ／ＩＥＭＩ現象などの高強度場または低強度場による電磁現象の存在を検出することができる。検出システム１０８はまた、電磁現象に関する状態情報、または観測された電場の計測値を遠隔システム（不図示）に送信する。この遠隔システムは、データ記録システムであったり、遠隔監視システムに警報することを目的としたり、または、法医学的情報を求めたりするシステムなどである。
【００２０】
検出システム１０８については、施設１０２にあるさまざまな計算システムまたは電子システムの状態も検出システム１０８が定期的に決定するように選択することもできる。したがって、電磁現象が発生した場合、損傷が発生したとしても、そのような電気的または電子的装置について最新かつ既知の良好な状態を決定し、記録することができる。
【００２１】
図２は、本開示内容の可能な実施形態によって、電磁信号を検出するシステム２００の一例について他の詳細を提供する。図示される実施形態において、システム２００は、多くの検出器２０２を備えており、検出器２０２は、ネットワーク２０６によって中央検出システム２０４と相互接続されている。図示される実施形態において、複数の検出器２０２は、単一の中央検出システム２０４と接続されている。中央検出システム２０４は、一般的には、計算機システムであり、前記した検出器で受信した電気的または磁気的信号のピーク値に関する信号を検出器から受信する。そしてそのような値が、ＥＭＰ／ＩＥＭＩ現象などの電磁現象に対応するか否か判定する。
代替する実施形態においては、検出器２０２の各々は、専用のマイクロプロセッサまたは前記マイクロプロセッサと接続されている計算機システムを有し、電磁現象の存在を検出または決定することができる。そのような構成を用いている検出器の構成例は、後記する図６〜図７、図１３〜図１４において説明されている。そのような実施形態では、例えば、複数の検出器について電磁現象のロギングや管理の集中化を望む場合は、前記した別々となるマイクロプロセッサまたは計算機システムが１つの外部システムと通信することもできる。
【００２２】
ネットワーク２０６は、数多くの形態のなかから任意の形態をとることができる。いくつかの実施形態では、ネットワーク２０６の代表的なものとしては、セキュリティで保護された通信ネットワークまたは２点間ネットワークがある。このようなネットワークは、検出器２０２と中央検出システム２０４との間を接続されている１または複数の電気的な導管または光ファイバーの導管を用いており、また、多数の標準的な通信プロトコルのなかから任意の通信プロトコルを用いている。いくつかの例においては、後記のように、検出器２０２と中央検出システム２０４との間の接続は、ＲＳ−２３２仕様の電気的接続を用いたり、または光ファイバーケーブル（および多数の接続部およびプロトコルのなかから選んだ任意のもの）を用いたりすることで達成できる。さらに他の実施形態では、検出器２０２および中央検出システム２０４は、多数のオープンネットワークやインターネットなどの標準的なネットワークの中から選んだ任意のものを用いて通信することができる。他の実施形態についても可能である。
【００２３】
複数の検出器２０２と１つの中央検出システム２０４とを統合して用いるシステム２００を用いることで、電磁現象が検出される方向と、その電磁現象までのおおよその距離とを決定することができる。例えば、中央検出システム２０４は、所定の間隔を空けて配置されている複数の検出器にて観測される複数の電磁場の異なる大きさおよび観測したときの異なる時間に基づいて電磁現象のおおよその位置を計算することができる。もっともこのような計算は、前記した検出器の位置が既知であり、自由空間の全体に及ぶ電場の標準的な減衰が仮定された場合の話である。
【００２４】
ここで、図３Ａ〜図１４を参照すると、具体的な電磁現象に関するさらなる詳細が図示されている。検出器および検出構成要素のさまざまな例は主に、高強度場検出器と、低強度場検出器との２種類に分類される。これらの種類の検出器の一つは、具体的に設計されていることで、いくつかの種類の電磁現象を感知し検出するものであることはわかるけれども、そのような検出器はまた、他の現象の検出にも適している。例えば、高強度場検出器は、低強度場現象の検出にも使用可能であるし、低強度場検出器は、高強度場現象の検出にも使用可能である。
【００２５】
ここで、図３Ａ〜図１０を参照すると、場の検出器の電気回路およびその構成要素のさまざまな例、およびそのような検出器を用いる実装体の例のことが説明されている。図３Ａおよび図３Ｂはそれぞれ、本開示内容の可能な実施形態によって、高強度場パルスの検出に使用可能なアンテナ３００、３２０を説明する図である。図示される実施形態において、アンテナ３００、３２０は、遮蔽ループ磁気アンテナである。
例えば、図３Ａに示すアンテナ３００は、略円形ループアンテナであって、直径がおよそ１／４インチ以下となるループを有し、遮蔽部（例：金属保護管）を備える。また、図３Ｂに示すアンテナ３２０は、略矩形ループアンテナであって、一辺の長さはおよそ１／４インチである。各アンテナは、各ループ３０４、３２４（点線で示す）の周りに延びている遮蔽部３０２、３２２（実線で示す）を備えることで、アンテナ上の電場の誘導を効果的に制限する一方で、ループ３０４、３２４の磁場に対する反応が良好になるようにしている。各アンテナはまた、露出した間隙部３０６、３２６を備えており、間隙部３０６、３２６で磁場が誘導される。特別な実施形態においては、アンテナ３００、３２０は、高強度場用の自己積分型Ｂドットアンテナとすることができる。他の実施形態においても同様に可能である。
【００２６】
図示される実施形態において、アンテナ３００、３２０は、アンテナにて所定の周波数での観測された磁場成分に対応する電場振幅に正比例する電圧を出力するように構成されている。いくつかの実施形態では、アンテナ３００、３２０は、０Ｖ〜５Ｖの電圧を出力するように構成されており、この電圧は、観測された（観測された磁場強度から推測された）電場の場強度によって決まる。アンテナ３００、３２０は、インダクタンス値および抵抗値を調整することでそのような電圧を出力することが好ましく、そして十分速い（ナノ秒単位の）応答時間でＥＭＰ／ＩＥＭＩパルス現象を検出することが好ましい。
【００２７】
いくつかの実施形態では、アンテナ３００、３２０は、等価部（イコライザ）に接続されていて、少なくとも所定の周波数レンジに亘る周波数には依存しない出力振幅を有する。いくつかの実施形態では、そのような周波数レンジは、約２００ＭＨｚから約１０ＧＨｚまでの範囲を含むことができ、他の実施形態では、約１０ＭＨｚからから約１０ＧＨｚまでの範囲に拡大することができる。
【００２８】
さらに、アンテナ３００、３２０は、およそ直径１／４インチであると前記したが、アンテナの他の大きさまたは寸法にすることも同様に可能である。アンテナ３００、３２０の大きさを変更することで、異なる周波数レンジを検出することができる。本明細書で記載した１／４インチ以下のアンテナは、前の段落に記載したとおり、ＥＭＰ／ＩＥＭＩ現象が発生するすべての周波数レンジに亘って応答することを意図したものである。
【００２９】
使用の際、アンテナ３００、３２０の各々は、磁場の測定結果のうち遠方の場の測定結果を取得するように使用することで、電場強度を推測することができる。したがって、前記したとおり、電磁パルスまたは他の電磁現象を検出することができる。電磁パルス波の放射源から遠方の場に位置しているとき（例えば、放射源がアンテナから数波長よりも大きく離れているとき）、アンテナが検出した磁場強度
【数１】
0006053520.tif 000002
は、電場強度成分
【数２】
0006053520.tif 000003
とは、自由場のインピーダンスである約３７７Ωを用いた正の相関がある。このような関係は、以下の式によって表される。
【数３】
0006053520.tif 000004
【００３０】
この関係式を用いると、電場強度成分は方向性のある磁場強度を測定することによって推測することができる。とり得るすべての方向においてそのような場強度をベクトル的に足し合わせることによって（例えば、図５〜図１０で後記するように、互いに直交して配置した３つのアンテナを用いることで）、全体的な電場強度を推測することができる。
【００３１】
アンテナ３００、３２０を用いることで、入力信号の付加的な減衰の無い、１００Ｖ／ｍ〜１００，０００Ｖ／ｍの範囲にある場を含む非常に高強度の場の電場強度を推測することができる。
【００３２】
ここで図４を参照すると、本開示内容の可能な実施形態によって、電磁場を推測的に検出するのに使用可能な電気回路４００の概略ブロック図の一例が示されている。図示される実施形態において、電気回路４００は、高強度場検出器または低強度場検出器のどちらにおいても使用可能である。このため、図３Ａ〜図３Ｂに示した遮蔽ループ磁気アンテナとともに用いて高強度場電磁現象を検出できるし、または、標準的な電場検出用の単極子または双極子アンテナとともに用いて低強度場電磁現象を検出できる。したがって、図示される実施形態において、電気回路４００は、電磁現象検出器の多数の実装体の内部に用いることができる。
【００３３】
図示される実施形態において、電気回路４００は、アンテナ４０２を備えている。さまざまな実施形態において、アンテナ４０２は、遮蔽ループ磁気アンテナまたは他の種類のアンテナとすることができるが、どのようなアンテナにするかは、電気回路４００のために具体的に意図した実装体による。アンテナ４０２の後段では、受信した信号の検出部分が、アンテナが位置する場（例：高強度場現象検出装置の場合における磁気ループアンテナが位置する磁場、または低強度場検出装置の場合における電気的アンテナが位置する電場）によって誘導された信号の交流電流部分だけとなるように、直流阻止回路４０４は、アンテナにて受信した信号の直流電流部分を信号処理する。
【００３４】
等価部４０６は、直流阻止回路４０４に接続されており、アンテナ４０２で受信した信号の差分特性を補償する。抵抗減衰回路４０８は、最大予想アンテナ出力脅威電圧を、対数検出部４１０における高周波回路（ＲＦ回路）の最大許容入力電圧にする。その結果、アンテナ４０２が受信した入力信号に基づく高周波回路の過負荷を防止することができる。例えば、高周波回路の最大許容電圧が５．５Ｖであり、最大予想入力電圧はもっと高いとき、抵抗減衰回路４０８は、その電圧を線形比例的に分割することで、高周波処理回路がアンテナで受信した信号によって損傷を受けないことを確実にする。
【００３５】
図示される実施形態において、抵抗減衰回路４０８は、入力信号を、低レベル信号用と高レベル信号用との２経路に分割する。対数検出部４１０で受信した信号については、その応答がほぼ線形となる範囲内にあることが確実となるように、前記低レベル信号は、対数検出部を通過するときに増幅される。いくつかの実施形態では、およそ６０ｄＢを超えるダイナミックレンジを達成するために、およそ３０ｄＢ〜４０ｄＢの範囲内にあり、分離され、スケーリングされた信号を用いる。
【００３６】
対数検出部４１０は、抵抗減衰回路４０８から複数の信号を受信し、複数の値からなるダイナミックレンジをピーク検出部４１２に提供する。具体的には、対数検出部４１０は、１つの高周波入力信号を復調し、入力強度の対数に比例する１つのベースバンド電圧を出力する。いくつかの実施形態においては、対数検出部は、マサチューセッツ州ノーウッドにあるアナログ  デバイセズ社製のＡＤＬ５５１９二段式対数検出器とすることができる。他の対数増幅部としては、例えば、アナログ  デバイセズのＡＤ８３１９対数増幅器、またはカリフォルニア州ミルピタスにあるリニア  テクノロジーズのＬＴ５５３４が含まれる。他の対数増幅器も同様に用いることができるが、検出器のアンテナ４０２で受信する特別なタイミングの信号および予想される信号次第である。
【００３７】
多段式のピーク検出部４１２は、対数検出部４１０から出力された信号のピーク値を捕捉する。ピーク検出部は、狭パルスとなるＥＭＰ／ＩＥＭＩ現象を捕捉するのに十分に急峻な立ち上がり時間（例：約３ナノ秒未満）を有するとともに、十分に長い保持時間を有し、前記したピーク値の周期的サンプリングの遅延を許容できることが好ましい。いくつかの実施形態においては、ピーク検出部の前記立ち上がり時間によって、約３ナノ秒の信号を検出することが可能であり、ピーク検出部は、前記検出した信号の値を約６０マイクロ秒以上の間保持することができる（ＥＭＰ／ＩＥＭＩ現象の狭パルスという性質にかかわらず、ピーク検出部に関するキロヘルツ単位のサンプリング周波数を許容する）。
図示された実施形態において、ピーク検出部４１２は、２段式のピーク検出部としているが、他の設計のピーク検出部も同様に可能である。さらに、図示された実施形態において、２つのピーク検出部４１２ａ、４１２ｂが用いられており、一方は、対数検出部４１０にて受信した高レベル信号のためのものであり、もう一方は、対数検出部４１０にて受信した低レベル信号のためのものである。ピーク検出部４１２によって捕捉された値が（例えば、後記のマイクロプロセッサによって）得られたとき、スケーリングした信号のうち高い値を示すものは、電場の値（または高強度場検出器の構成については、電場成分の推測値）を決定するために選出される。
【００３８】
マイクロプロセッサ４１４は、１または複数のＡＤ変換部４１６（ＡＤＣ４１６ａ、４１６ｂとして図示）を介してピーク検出部４１２からの捕捉した測定値を受信する。ＡＤ変換部４１６は、ピーク検出部からのアナログ出力を書き換えてマイクロプロセッサが使用できるようにする。ピーク検出部が捕捉して観測された信号値に基づいて、マイクロプロセッサは、多数の具体的なアルゴリズムのうち任意のものにしたがって、電磁現象（例：ＥＭＰ／ＩＥＭＩ現象）が起きたことを決定することができる。一例では、観測された信号値は、有害な電磁を表す所定値と比較される。
【００３９】
マイクロプロセッサ４１４は、電磁現象を決定してさらに、多数の機能を実行することができる。例えば、いくつかの実施形態においては、マイクロプロセッサは、電磁現象の決定に基づいて、警告またはその他の通知を発することができる。マイクロプロセッサはまた、１または複数の他の電子システムの状態を定期的に記憶することができる。このため、電磁現象を検出した場合に、複数の電子装置のうち特定の一つに関する最新かつ既知の良好な時点を知ることができ、そのような電磁現象の存在と併せて記録することができる。さらに、他のデータロギングやセキュリティ機能を実行することができ、他のセンサの値または検出器の値を取得して記録することができる。他のセンサとしては、例えば、煙または火災センサ、ガスセンサ、音または光センサ、化学的センサ、または他の種類のセンサが含まれる。
【００４０】
電気回路４００全体を参照すると、抵抗減衰回路４０８内にある複数の抵抗に用いる具体的な値は、本開示内容とは異なる複数の実施形態によって変えることができることがわかる。いくつかの実施形態では、監視した場強度の範囲を、抵抗減衰回路４０８による減衰量を変更することによって調整することができる。その結果、低入力電圧または高入力電圧を対数検出部４１０およびピーク検出部４１２に与えることができる。
【００４１】
さらに、電気回路４００のうち直流阻止回路４０４から（複数の）ピーク検出部４１２までの部分は、１つの標準ブロック４１８として複製することができ、複数の異なるアンテナを用いることを可能にする一方、電磁場の存在を決定するための通常のマイクロプロセッサは、１つ用いるだけで済む。そのような構成が用いられる具体例は、後記する図６〜図７の高強度場用の設計と結びつけて示されている。
【００４２】
図５は、本開示内容の可能な他の実施形態によって、高強度電磁場の検出に使用可能な電気回路５００の概略ブロック図の一例である。電気回路５００は、図４に関連して前記した電気回路の具体的な実装体を表しており、特に、高強度場現象の検出に適している。
【００４３】
図示された実施形態において、電気回路５００は、アンテナ５０２を備えている。高強度場の検出に関して本明細書に記載したさまざまな実施形態によれば、アンテナ５０２は、遮蔽ループ磁気アンテナとすることができる。バラン５０４は、受信した磁気信号に信号処理を実行し、前記信号処理した信号を減衰／制限回路（図５では、「減衰／制限部」と表記）５０６に送信する。減衰／制限回路５０６は、前記した図４の抵抗減衰回路４０８に概ね対応する。対数増幅部５０８およびピーク検出部５１０は、図４の前記した要素４１０、４１２にそれぞれ類似する。
【００４４】
サンプル兼クリア回路（図５では、「サンプル／クリア部」と表記）５１２は、電気回路５００に含まれ、ピーク検出部５１０が捕捉した信号を読み込むことができる。いくつかの実施形態において、サンプル兼クリア回路５１２は、例えば図４のＡＤ変換部４１６およびマイクロプロセッサ４１４などのＡＤ変換器およびプログラム制御可能回路を備えている。
【００４５】
バラン５０４からサンプル兼クリア回路５１２までの電気回路５００の部分を比較するとわかるとおり、この部分は、図４の標準ブロック４１８に対応するとともに、標準ブロック４１８と取り替え可能となるように使用可能である。図示された実施形態において、とりわけ高強度場現象に関して用いられる実施形態において、サンプル兼クリア回路５１２にて収集されたサンプルは、特定の向きを有する磁場から推測される電場成分に関連している。
【００４６】
すべての方向を網羅することを保証するために、さらに２つの回路部分およびアンテナを用いることができる。この場合、各アンテナが他の２つのアンテナの向きに対して直交するように（例えば、三次元の軸を形成するように）前記したアンテナを配置する。このとき、第１のアンテナは磁場の“ｘ”成分を捕捉し、第２のアンテナは磁場の“ｙ”成分を捕捉し、第３のアンテナは磁場の“ｚ”成分を捕捉する。
図示したとおり、マイクロコントローラ５１４は、これらの回路部分の各々（すなわち、各々の方向に向いたアンテナと接続されている各々のサンプル兼クリア回路５１２）からサンプル測定値を収集し、全体的な電場強度を、観測した磁場の３つの成分に基づいて推測する。特に、全推定電場の合計値は、以下の式に示すように、各方向の推定電場の二乗の和の平方根によって表すことができる。
【数４】
0006053520.tif 000005
【００４７】
【数５】
0006053520.tif 000006
という値は、定期的に遠隔システムに送信されて、更なる処理を進めることができる、すなわち解析して高強度場電磁現象（例：ＥＭＰ／ＩＥＭＩ現象）の存在を決定することができる。正確な電場振幅を求めることがパルスの存在を単純に決定することほど重要でないとする代替の実施形態では、各方向の電場成分の単純な足し合わせを実行してもよい。
【００４８】
ここで図６〜図７を参照すると、高強度場電磁パルス検出システムの概略ブロック図が開示されている。この概略ブロック図は、高強度場電磁パルス検出システムが実装されるときの構成の例を説明しているが、他の構成についても同様に可能である。
【００４９】
図６は、高強度場検出装置６０２を含む高強度場電磁パルス検出システム６００について説明している。図示される実施形態では、高強度場検出装置６０２は、単独型の機器として示されている。高強度場検出装置６０２自体は、前記した図１、図２で説明した検出器に対応する。
【００５０】
高強度場電磁パルス検出システム６００は、複数の遮蔽ループ磁気アンテナを備える。図示された実施形態では、システム６００は、３つの遮蔽ループ磁気アンテナ６０４ａ〜ｃを備えている。これらのアンテナはそれぞれ、他の軸とは異なる１本の軸に沿って配向されており磁気信号を捕捉する。そのため、各アンテナ６０４ａ〜ｃは、他の２つのアンテナが形成する面に垂直に向いている。
【００５１】
各アンテナ６０４ａ〜ｃからの信号は、高強度場検出装置６０２に送信され、高強度場検出装置６０２は、対応する３つの標準回路ブロック（図６では、「ＳＭ」（Standard Module（標準モジュール）の略）と表記）６０６を備える。さまざまな実施形態において、標準回路ブロック６０６は、図４の標準ブロック４１８に対応しており、または図５で前記した電気回路のブロックに対応している。各標準回路ブロック６０６からの出力は、高強度場検出装置６０２内部のマイクロプロセッサ６０８に送信される。マイクロプロセッサ６０８は、高強度場現象の存在を決定し、そのような現象を記録し、そうでなければそのような現象に関係のある情報（例：状態情報）を捕捉する。
高強度場検出装置６０２は、通信インターフェイス（図６では、「インターフェイス」と表記）６１０を備えている。通信インターフェイス６１０は、マイクロプロセッサ６０８からの信号（例：ＲＳ−２３２形式の信号、または他の異なる形式の信号またはデジタル信号）を変換したり、そのような信号を変換して高強度場検出装置６０２の外部と通信したりする。実施形態の一例において、通信インターフェイス６１０は、前記した信号を光ファイバー信号に変換して、対となる遠隔通信インターフェイス（図６では、「インターフェイス」と表記）６１２と、ファイバー接続部６１４を介して通信する。ファイバー接続部６１４上での高電磁現象による干渉を防ぐため、カットオフ導波管６１６を、高強度場検出装置６０２の筐体の境界に備えることで、その装置の内部の機器が損傷しないことを確実にすることができる。
そのような構成にすると、高強度場検出装置６０２はまた、電磁気的に遮蔽した筐体（例えば、破線６０２で示す）を有することになり、高強度場現象によって装置６０２自体が損傷することを防ぐ。高強度場検出装置６０２はまた、保守ブロック（図６では、「電源、予備電池、フィルタ」と表記）６１８を備えている。保守ブロック６１８は、検出装置６０２用の電源、予備電池、パワーフィルタ機能部を提供することができる。
【００５２】
高強度場現象に関する捕捉データは、遠隔通信インターフェイス６１２から計算機システム６２０に送信することができる。計算機システム６２０は、前記した現象を記録したりまたは解析したりでき、前記した現象に関するデータを他種類の感知システムからのデータと組み合わせることができ、前記組み合わせたデータを中央検出システムにインターネット接続部またはネットワークで結んだ他の接続部を介して送信することができ、そうでなければ収集したデータを管理することができる。
【００５３】
高強度場電磁パルス検出システム６００全体を参照すると、以下のことがわかる。つまり、１つの高強度場検出装置６０２および１つの計算機システムについて説明されているが、検出場所の要件および前記した検出装置を監視するのに必要なコンピュータ資源次第では、システムの構成として、複数の高強度場検出装置６０２を１つの計算機システムに接続したり、または複数の計算機システムに接続することが可能である。
【００５４】
図７は、高強度場電磁パルス検出システム７００について説明している。高強度場電磁パルス検出システム７００は、遮蔽した筐体７０４とともに組み合わせた高強度場検出器７０２を備えている。このような構成は、外界の影響を受け易い計算機システムまたは他の装置（例：施設１０２にある装置に接続されている図１の検出器）に近接して配置されている場合に、施設で用いられる検出システムとしてとりわけ有用である。
この実施形態では、複数のアンテナ７０６ａ〜ｃは、複数の標準ブロック（図７では、「ＳＭ」と表記）７０８に接続されている。アンテナ７０６ａ〜ｃは、図３Ａ〜図３Ｂに図示されているアンテナに概ね対応しており、標準ブロック７０８は、図６に関して前記したブロックに概ね対応している。高強度場検出器７０２もまた、図６のマイクロプロセッサ６０８に類似するマイクロプロセッサ７１０と、類似の電磁気的に遮蔽した筐体（例えば、破線７０２で示す）とを備える。
【００５５】
図６のシステム６００と比較すると、この構成では通信インターフェイスを備えるのではなく、検出器７０２は、筐体７０４に直接取り付けられている。そのため、計算機システム７１２は、電磁気的に遮蔽された筐体またはラックシステムの内部に配置することができ、これまでに説明したとおり、検出器７０２を監視することができる。図示される実施形態において、筐体内部のカットオフ導波管の開口部に高周波（ＲＦ）ガスケット７１４を用いることによって、検出器７０２を筐体に取り付けることができる。これにより、検出器７０２のマイクロプロセッサ７１０と筐体内部の計算機システム７１２との電気的な接続を可能にする。図示される実施形態において、高周波ガスケット７１４は、その大きさと位置とを決めて、外部の電磁気的信号が電磁気的に遮蔽した筐体を突き抜けてカットオフ導波管の開口部から内部に侵入することを防ぐが、筐体７０４の内部にまで届く電気的通信は可能にする。
【００５６】
さまざまな実施形態において、前記した複数の機器の間にある電気的接続部７１６は、ＲＳ−２３２形式またはＲＪ−４５形式といった形式の異なる信号通信接続部とすることができる。さらに、図示するように、高周波ガスケット７１４を通過して電源が接続されており、検出器７０２の内部にまで届いている。そのため、検出器は、図６のシステム６００で開示したような、収容された保守ブロックを備える必要は無い。
【００５７】
筐体７０４は、電磁気的に遮蔽した多くの種類の筐体のうち任意のものとすることができ、例えば、高強度場検出器７０２を用いて検出される高強度場現象から遮蔽することが好ましい。さまざまな実施形態において、前記筐体は、２０１０年１０月１８日に出願され、“モジュール式電磁気的遮蔽筐体”と題する、願番未定の同時係属米国特許出願に記載されている技術およびシステムに基づいて製造することができる。なお、この出願の開示内容全体は、参照することにより本願に組み込まれている。
【００５８】
図示された実施形態において、高強度場検出器７０２は、筐体７０４に外側から取り付けられている。しかし、代替する実施形態においては、高強度場検出器７０２とそれに結合しているアンテナ７０６ａ〜ｃを全体的に、筐体７０４の内部に配置することができる。このため、筐体自体の完全性が先に破綻したとしても、高強度場現象の検出だけはなされるであろう。検出器が筐体の内部および外部の両方に配置されている他の構成についても同様に可能である。
【００５９】
図６、図７の検出器の構成の例にて図示されているとおり、単純かつ安価な電気回路を使用すると、ユーザは、予備の検出器を備える電磁現象検出システムを比較的低コストで創作することができる。前記した電磁現象検出システムを用いると、１つの施設の周囲のさまざまな場所で発生する電磁現象を検出することができる。さらに、図６、図７のアンテナ６０４ａ〜ｃ、７０６ａ〜ｃが高強度場現象に晒されても、そのようなアンテナは、そのような場に対して比較的低レベルの電気的応答を生成するだけであり、そのような低レベルで“安全な”信号を、図４〜図７を参照して説明した検出回路に送信することができる。
【００６０】
ここで図８〜図１０を参照すると、アンテナおよび高強度場電磁検出装置の機械的なレイアウトのさまざまな構造的配置が図示されている。図８は、第１の可能な実施形態によって、本明細書で説明した高強度場用電気回路に接続されて使用可能なアンテナ構造体８００の概略描写図の一例である。この実施形態において、３つのアンテナ８０２ａ〜ｃは、三角錐の基部８０４上に概ね取り付けられており、基部８０４から延出している。この実施形態において、アンテナ８０２ａ〜ｃ各々は、遮蔽ループ磁気アンテナであり、前記ループが他の２つのアンテナの各々の方向と直交して向いており、アンテナ構造体８００付近の磁場を３次元的に捕捉することが確実となるように、所定の方向に向いている。図４〜図５に図示した標準モジュールなどの１または複数の電気回路をアンテナ構造体８００の基部８０４の内部に備えること、または、電気的な接続部を基部８０４から前記した電気回路に延出させること、は選択的に実行できる。
【００６１】
図９は、高強度場電気回路に接続されて使用可能なアンテナ構造体９００の第２の例を図示したものである。この実施形態では、３つの遮蔽ループ磁気アンテナ９０２ａ〜ｃが再度用いられ、各アンテナは、他の２つのアンテナと直交する軸方向に延出しており、他の２つのループアンテナの向きと直交する方向に向いているループを有する。この実施形態では、アンテナ９０２ａ〜ｃは、立方体のまたは直方体の基部９０４上に取り付けられている。この基部９０４もまた、１または複数の標準モジュールや他の電気回路のどちらかを収容し、アンテナで受信した信号を処理したり、または前記した信号を前記した電気回路に送信して処理させたりすることができる。
【００６２】
ここで図１０を参照すると、図９のアンテナ構造体９００が電磁気的に遮蔽した筐体１０００に取り付けられているところを描いた概略図の一例が示されている。この実施形態では、ガスケット１００２は、筐体１０００に隣接している基部９００の底面側に配置されており、基部の内部にある回路（例：図７の検出器７０２の内部にあるものとして開示されている回路）と、筐体１０００の内部にある電気回路または複数の計算機システム（例：図７のシステム７１２などの計算機システム）との間の、カットオフ導波管による接続部を介する電気的通信を提供する。
【００６３】
図９のアンテナ構造体９００は、筐体１０００上に取り付けられているように図示されている。しかし、１つの検出部を１つの筐体の外側に取り付ける場合に、図８の構造体８００などの他のアンテナ構造体を用いることができることがわかる。アンテナおよびアンテナ構造体に関するその他の構成についても同様に用いることができる。
【００６４】
ここで図１１〜図１４を参照すると、本開示内容のさまざまな実施形態によって、低強度場現象を検出するための装置およびシステムの構成が図示されている。図１１〜図１４に図示されている実施形態は、高強度場現象装置の実施形態に対して類似の原理にしたがって動作する。しかし、（１）検出器からの出力データ、および（２）アンテナからの入力信号を遮蔽することに関しては、さほど気にする必要はない。その理由は、前記した低強度場現象を検出するための装置およびシステムが曝露されると考えられる信号は少なくとも、そのようなシステムに対する即時的な損傷の原因とはならないと考えられるからである。
【００６５】
図１１〜図１２は、低強度場電磁検出器が遠隔測定用に用いられる既存の通信モジュールと結合できる構成について言及している。図１１は、第１の可能な実施形態による低強度場電磁パルス検出システム１１００の概略ブロック図である。システム１１００は、低強度場検出装置１１０４に相互接続されているアンテナ１１０２を備える。図示される実施形態において、前記したアンテナは、短単極子アンテナ、または他の種類の類似のアンテナなどの電気的アンテナとすることができる。検出装置１１０４は、一般的に、単一の標準ブロック（図１１〜図１４では、「ＳＭ」と表記）１１０６を備えている。標準ブロック１１０６は、前記した図４〜図５の回路に示した標準ブロックに対応させることができる。
【００６６】
図４〜図７の高強度場検出器の構成と同様に、低強度場検出装置１１０４は、標準ブロック１１０６に通信可能に接続されているマイクロプロセッサ１１０８を備えている。標準ブロック１１０６は、アンテナ１１０２で観測した電磁場のピーク信号値を捕捉して記録することができる。
【００６７】
図示される実施形態では、低強度場検出装置１１０４もまた、ＤＡ変換部１１１０を備えている。ＤＡ変換部１１１０によって、装置１１０４は、マイクロプロセッサ１１０８からの捕捉データを、アナログ入力データ接続部を有する外部モジュール１１１２に送信することができる。いくつかの実施形態では、外部モジュール１１１２は、ネットワークまたはインターネット接続部を介して、または無線の接続部を介して、遠隔計算機システムと通信することができる。いくつかの実施形態では、例えば、外部モジュール１１１２は、ミネソタ州バーンズビルにあるピュアチョイス，インクが製造するノーズモニターモジュールなどの遠隔センサ監視型アグリゲーションシステムとすることができる。他の遠隔センサ監視型アグリゲーションシステムも同様に用いることができる。
【００６８】
図１２は、低強度場電磁パルス検出システム１２００の第２の例の概略ブロック図である。システム１２００は、一般的に、低強度場検出装置１２０２に相互接続できるアンテナ１１０２を備える。低強度場検出装置１２０２は、図１１のシステム１１００の内部にあるような標準回路モジュール（標準ブロック）１１０６およびマイクロプロセッサ１１０８を備える。しかし、図１１の検出装置１１０４とは対照的に、装置１２０２は、デジタル式の外部モジュール１２０４と直接接続することができる。そのようにして、本実施形態では、ＤＡ変換器は必要とせず、デジタル式の外部モジュール１２０４に対する通信接続部もまた、アナログ式ではなく、デジタル式である。
【００６９】
図１１および図１２の両構成において、遠隔システム（例：遠隔システム１１１２、１２０４）との間にある通信接続部もまた、検出装置１１０４、１２０２それぞれに電力を供給するように構成することができる。しかしながら、代替する実施形態において、それらの装置は、別個の電源接続部を備えることができるし、または電気回路を備えて予備電池の電源を標準回路モジュール１１０６およびマイクロプロセッサ１１０８の内部にある電気回路に供給することができる。
【００７０】
ここで図１３〜図１４を参照すると、低強度場検出システムの他の構成が図示されている。この構成において、検出モジュールは、単独型のシステムとして構成されており、遠隔計算機システムと通信し、外部モジュールとの相互接続部を用いていない。図１３は、低強度場電磁パルス検出システム１３００の概略ブロック図である。低強度場電磁パルス検出システム１３００は、一般的に、低強度場検出装置１３０２に通信可能に接続されているアンテナ１１０２を備える。
低強度場検出装置１３０２は、一般的に、図１２の同一の装置１２０２に対応している（すなわち、低強度場検出装置１３０２もまた、標準回路モジュール１１０６およびマイクロプロセッサ１１０８を備える）が、規格化された通信接続部１３０６を介して遠隔計算機システムに接続されている。図示された実施形態では、通信接続部１３０６は、ＲＳ−２３２またはＲＪ−４５仕様のツイストペア接続部とすることができる。他のネットワーク接続部も同様に可能である。
【００７１】
図１４は、他の可能な実施形態による低強度場電磁パルス検出システム１４００の概略ブロック図である。低強度場電磁パルス検出システム１４００は、低強度場検出装置１４０２に通信可能に接続されているアンテナ１１０２を備える。低強度場検出装置１４０２は、標準回路モジュール１１０６と、マイクロプロセッサ１１０８と、通信インターフェイス（図１４では、「インターフェイス」と表記）１４０４と、を備える。通信インターフェイス１４０４は、マイクロプロセッサ１１０８に関する電気的な形式をとる通信信号（例：図１３に関連して説明したＲＳ２３２またはＲＪ−４５仕様のツイストペア信号伝達部）を、他の媒体種類の信号（例：光ファイバー信号）に変換する。
この実施形態では、低強度場検出装置１４０２もまた、カットオフ導波管１４０６を、低強度場検出装置１４０２の境界に備えている。これにより、通信接続部１４０４と、遠隔通信インターフェイス（図１４では、「インターフェイス」と表記）１４０８とを相互接続されている付随の光ファイバー１４０７上の無関係な信号を除去することができる。光ファイバー１４０７は、相補的な光−電気変換を提供し、遠隔計算機システム１４１０に信号を送信する。
【００７２】
図１１から図１４まで全体に亘って図示されている低強度場検出器の構成を参照することで、次のことがわかる。すなわち、図６〜図７の高強度場検出器に関して前記したとおり、これらの構成もまたそれぞれ、単独型の検出器として、または１または複数の遮蔽筐体と一体化した検出器として用いることができる。
さらに、完全に筐体内部にある図１１から図１４の低強度場検出器を使用すると、さらなる効果を奏するであろう。なぜならば、筐体内部での任意の低強度場現象を検出することは、筐体の電磁遮蔽がどういうわけか低下してきていることを示しているからであり、そして、その筐体の内部の他の電気的または電子的機器のうち任意のものが、潜在的な損傷を与える高強度場現象に曝露されることよりも前に、そのような低下の事実を知らせることができるからである。例えば、低強度場検出部を用いると、筐体上のある封が破られたこと、筐体の扉口または他の開口部が開いたままであること、または他の類似の現象が発生したことを知らせることができる。
いくつかの構成においては、低強度場検出器を主に遮蔽筐体の内部に配置することができ、対となる低レベル電磁放射体を筐体の外部に配置することができる。遮蔽筐体が破綻した場合、検出器は、その破綻の存在を決定するであろう。前記放射体のせいで筐体の外部に存在する電磁場がいつまでも消えないからである。
【００７３】
図１５は、電子計算装置１５００の物理的機器の概略ブロック図の一例である。電子計算装置１５００を用いてこれまでに説明したさまざまな動作を実行することができる。そして、図１５は、これまでに説明したあらゆる計算機システムに関してさらに詳細な説明を提供する。電子計算装置１５００などの計算装置は、一般的には、少なくとも何らかの形式のコンピュータ読み取り可能媒体を備える。コンピュータ読み取り可能媒体は、電子計算装置１５００がアクセス可能となる任意の利用可能な媒体とすることができる。コンピュータ読み取り可能媒体は、コンピュータ記録媒体および通信媒体を構成してもよいが、そのことは例示であって、そのことに限定されない。
【００７４】
図１５の例で図示するように、電子計算装置１５００は、記憶部１５０２を備える。記憶部１５０２は、コンピュータ読み取り可能なデータ記憶媒体であり、データおよび／または命令を記憶することができる。記憶部１５０２は、さまざまな種類のコンピュータ読み取り可能記憶媒体でよく、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＤＤＲ  ＳＤＲＡＭ（Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory）、ＲＬ  ＤＲＡＭ（Reduced latency DRAM）、ＤＤＲ２  ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ３  ＳＤＲＡＭ、ラムバスＲＡＭ（Rambus RAM）、または他の種類のコンピュータ読み取り可能記憶媒体を含むがこれらに限定されない。
【００７５】
さらに、電子計算装置１５００は、処理部１５０４を備える。前記したとおり、処理部は、命令を実行できる１または複数の物理的な電子集積回路の集合体である。第１の例では、処理部１５０４がソフトウェア命令を実行することで、電子計算装置１５００は具体的な機能を提供することができる。この第１の例では、処理部１５０４は、１または複数の処理コアとして、および／または１または複数の分離マイクロプロセッサとして実装することができる。例えば、この第１の例では、処理部１５０４は、１または複数のインテルコア２マイクロプロセッサとして実装することができる。処理部１５０４は、ｘ８６命令セット、ＰＯＷＥＲ命令セット、ＲＩＳＣ命令セット、ＳＰＡＲＣ命令セット、ＩＡ−６４命令セット、ＭＩＰＳ命令セット、または他の命令セットなどの命令セットに含まれる命令を実行することができる。第２の例では、処理部１５０４は、具体的な機能を提供するＡＳＩＣとして実装することができる。第３の例では、処理部１５０４は、ＡＳＩＣを用いたり、ソフトウェア命令を実行したりすることで、具体的な機能を提供することができる。
【００７６】
電子計算装置１５００はまた、映像インターフェイス１５０６を備える。映像インターフェイス１５０６は、電子計算装置１５００が映像情報を表示装置１５０８に出力することを可能にする。表示装置１５０８は、さまざまな種類の表示装置とすることができる。例えば、表示装置１５０８は、ブラウン管表示装置、ＬＣＤ表示パネル、プラズマパネル、タッチセンサ式パネル、ＬＥＤアレイ、または他の種類の表示装置とすることができる。
【００７７】
さらに、電子計算装置１５００は、不揮発性記憶装置１５１０を備える。不揮発性記憶装置１５１０は、コンピュータ読み取り可能なデータ記憶媒体であり、データおよび／または命令を記憶することができる。不揮発性記憶装置１５１０は、さまざまな種類の不揮発性記憶装置とすることができる。例えば、不揮発性記憶装置１５１０は、１または複数のハードディスクドライブ、磁気テープドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ、ブルーレイディスクドライブ、または他の種類の不揮発性記憶装置とすることができる。
【００７８】
電子計算装置１５００はまた、外部機器インターフェイス１５１２を備える。外部機器インターフェイス１５１２は、電子計算装置１５００が外部機器と通信することを可能にする。図１５の例にて図示するように、外部機器インターフェイス１５１２は、電子計算装置１５００が入力装置１５１４および外部記憶装置１５１６と通信することを可能にする。電子計算装置１５００の一実装体においては、外部機器インターフェイス１５１２は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェイスである。電子計算装置１５００の他の実装体においては、外部機器インターフェイス１５１２は、他の種類のインターフェイスを備えることができる。この他の種類のインターフェイスは、電子計算装置１５００が複数の入力措置および／または複数の出力装置と通信することを可能にする。例えば、電子計算装置１５００は、ＰＳ／２インターフェイスを備えることができる。
入力装置１５１４は、さまざまな種類の装置であり、キーボード、マウス、トラックボール、タッチペン入力装置、タッチパッド、タッチセンサ式スクリーン、または他の種類の入力装置とすることができる。外部記憶装置１５１６は、さまざまな種類のコンピュータ読み取り可能なデータ記憶媒体であり、磁気テープ、フラッシュメモリモジュール、磁気ディスクドライブ、光学ディスクドライブ、および他のコンピュータ読み取り可能記憶媒体を含む。
【００７９】
電子計算装置１５００との関連で、コンピュータ記憶媒体は、揮発性および不揮発性の、取り外し可能および取り外し不可能な媒体を含む。このような媒体は、情報を記憶するための任意の方法または技術において実装されたものである。前記した情報は、例えば、コンピュータ読み出し可能な命令、データ構造、プログラムモジュールまたは他のデータなどである。コンピュータ記憶媒体は、さまざまなメモリ技術を含むが、これらに限定されない。このメモリ技術とは、記憶部１５０２、不揮発性記憶装置１５１０、外部記憶装置１５１６、および他のＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、または他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、または他の光学ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ、または他の磁気記憶装置、または任意の他の媒体に関して、これまでに記載したものである。これらを用いて所望の情報を記憶することができ、そして、電子計算装置１５００がこれらにアクセスすることができる。
【００８０】
さらに、電子計算装置１５００は、ネットワークインターフェイスカード１５１８を備える。ネットワークインターフェイスカード１５１８は、電子計算装置１５００が電子通信ネットワークにデータを送信したり、電子通信ネットワークからデータを受信したりすることを可能にする。ネットワークインターフェイスカード１５１８は、さまざまな種類のネットワークインターフェイスとすることができる。例えば、ネットワークインターフェイスカード１５１８は、イーサネット（登録商標）インターフェイス、トークンリングネットワークインターフェイス、光ファイバーネットワークインターフェイス、無線ネットワークインターフェイス（例：ＷｉＦｉ、ＷｉＭａｘなど）、または他の種類のネットワークインターフェイスとすることができる。
【００８１】
電子計算装置１５００はまた、通信媒体１５２０を備える。通信媒体１５２０は、電子計算装置１５００のさまざまな機器間の通信を支援する。通信媒体１５２０は、１または複数の異なる種類の通信媒体とすることができ、ＰＣＩバス、ＰＣＩエクスプレスバス、ＡＧＰ（Accelerated Graphics Port）バス、インフィニバンドインターコネクト、シリアルＡＴＡ（Advanced Technology Attachment）インターコネクト、パラレルＡＴＡインターコネクト、ファイバーチャネルインターコネクト、ＵＳＢバス、ＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）インターフェイス、または他の種類の通信媒体を含むがこれらに限定されない。
【００８２】
通信媒体１５２０などの通信媒体は、一般的に、搬送波または他の搬送機構などの変調データ信号に含まれるコンピュータ読み取り可能な命令、データ構造、プログラムモジュールまたは他のデータを具現化しており、任意の情報配信媒体を含む。“変調データ信号”という語は、その信号の１または複数の特性一式を有する信号であったり、またはその信号に含まれる情報を符号化するように変更した信号であったりすることを意味する。通信媒体は、有線ネットワークまたはダイレクト有線接続部などの有線媒体、および音波、電波、赤外線、および他の無線媒体などの無線媒体を含んでもよいが、そのことは例示であって、そのことに限定されない。上記したものの任意の組み合わせもまた、コンピュータ読み取り可能媒体に含むべきである。コンピュータ読み取り可能媒体もまた、コンピュータプログラム製品ということができる。
【００８３】
電子計算装置１５００は、いくつかのコンピュータ読み取り可能なデータ記憶媒体（すなわち、記憶部１５０２、不揮発性記憶装置１５１０、および外部記憶装置１５１６）を備える。これらのコンピュータ読み取り可能なデータ記憶媒体を合わせて、単一のデータストレージシステムを構成することができる。前記したとおり、データストレージシステムとは、１または複数のコンピュータ読み取り可能なデータ記憶媒体の集合体である。このデータストレージシステムは、処理部１５０４が実行可能な命令を記憶することができる。
これまでの記載において説明した動作は、このデータストレージシステムに記憶されている命令を実行したときの結果といえる。したがって、このような記載が、ある特定の論理モジュールがある特定の動作を実行することを説明しているとき、そのような説明は、処理部１５０４が実行したときの前記論理モジュールの命令によって、電子計算装置１５００が前記した動作を実行することを意味すると解釈することができる。換言すると、このような記載が、ある特定の論理モジュールがある特定の動作を実行することを説明しているとき、そのような説明が、前記した命令によって電子計算装置１５００を制御して、電子計算装置１５００が前記した特定の動作を実行することを意味すると、読み手側は解釈することができる。
【００８４】
他の機器、周辺装置、通信相互接続部、他の類似する機能もまた、電子計算装置１５００内に備えつつも、添付の特許請求の範囲に記載したような本発明の精神と範囲から逸脱することのないようにできることを、当業者であれば理解するであろう。
【００８５】
図１６は、本開示内容の可能な実施形態によって、電磁パルス現象を検出する方法およびシステムのフローチャート１６００である。一般的に、前記した方法およびシステムは、以下の（１）および（２）を少なくとも部分的に用いて実行される。
（１）：低強度場または高強度場システムのいずれかについて本明細書に記載したような標準回路ブロック
（２）：前記した標準回路ブロックに通信可能に接続されており、これまでに説明したように、そのような回路ブロックを用いて取得したピーク値を解析するように構成されているマイクロプロセッサまたは計算装置
【００８６】
図示される実施形態では、この方法およびシステムは、開始工程１６０２にて例示的に説明される。この開始工程１６０２は、施設または他の監視場所にある１または複数の検出器の初期配置、およびその１または複数の検出器を他の計算装置に接続されて、ＥＭＰ／ＩＥＭＩ現象などの高強度場および／または低強度場電磁現象の検出および解析を調整すること、に対応する。
【００８７】
場検出工程１６０４は、標準ブロックと相互接続されているアンテナでの場を検出することに対応する。これまでに説明したとおり、場検出工程１６０４は、１または複数の配向された磁場成分を１または複数の配向された遮蔽ループ磁気アンテナを用いて検出することに対応する。この検出については、図３Ａ〜図３Ｂおよび図４〜図１０の高強度場検出システムと併せて前記したとおりである。また、場検出工程１６０４は、図１１〜図１４と併せて説明した低強度場電磁現象の検出の場合における短単極子アンテナを用いた電場の検出に対応する。
【００８８】
任意的な推測工程１６０６は、場検出工程１６０４で取得した測定値に基づいて電場を推測する。推測工程１６０６は、例えば、高強度場検出システムの場合において、遮蔽ループ磁気アンテナを用いて磁場を検出する場合に実行されるであろう。
【００８９】
電磁現象判定工程１６０８は、電磁現象が発生したか否か判定する。一般的には、電磁現象判定工程１６０８は、標準回路モジュールおよびそれに結合しているマイクロプロセッサを用いて検出したピーク値のサンプリングをするとともに、そのサンプルに関して１または複数の他の工程を実行して高強度場現象または低強度場現象が発生したか否か判定することを含む。
例えば、高強度場現象の場合には、ピーク値は、その総和を求めたり、そうでなければ他の（例：二乗の総和の平方根を用いて）推測した電場の値を組み合わせたりして、全体の電磁場の値を求める。それから、その値を、既定既知の閾値と比較して、その閾値を超えていれば、高強度場現象が発生したと判断する。他の例では、低強度場現象の場合、検出したピーク値を既知の閾値と直接比較することができ、その比較に基づいて低強度場現象の存在を決定することができる。
【００９０】
高強度場現象も低強度場現象もまったく検出されなければ、工程フローは、場検出工程１６０４に戻り、検出器にて存在する電場および／または磁場の監視を継続する。しかしながら、ある高強度場現象または低強度場現象が検出されれば、工程フローは、現象伝達工程１６１０に進む。現象伝達工程１６１０は、現象（例：場の値が捕捉された場所での前記場の値および前記捕捉したときの時間を含む）をメモリまたは遠隔システムのいずれかに送信（伝達）し、警告またはさらなる解析が行われる。
記憶工程１６１２は、場の値および時間、そしてそれらの値に起因する情報、またはそうでなければ検出器に関連する情報（例：高強度場現象または低強度場現象が発生したか否かに関する結論、検出器に接続されている１または複数の電気的または電子的システムの状態、および結合されたり、または相互接続されたりしている他のセンサからの他のセンサ情報）を、検出器から離れた計算機システムにて記憶する。
その後、工程フローは、場検出工程１６０４に戻って処理を継続し、結果的に、検出器にて存在する電場および磁場を継続的に監視することができる。終了工程１６１４は、所望する（例：既定のまたは未定の）時間が経過した後で検出が完了したことに対応する。
【００９１】
図１６を参照すると、概して以下のことがわかる。すなわち、前記した方法およびシステムの特徴部分は、検出器にて実行できるものであるが、その一方で、他の特徴部分は、（例えば、図１〜図２と併せてこれまでに説明したような）中央検出器管理システムなどの遠隔計算機システムにて実行できるものである。
【００９２】
ここで図１〜図１６を参照すると、一般的には、本明細書で説明したように、電場を推測し、電磁現象の存在を検出する技術を用いると、多くの効果を奏することがわかる。例えば、遮蔽ループ磁気アンテナ、標準回路ブロック、データ処理構成要素、および本明細書で説明した関連する構造体を用いると、低コストで包括的な監視システムを構築して、データ保護を優先するさまざまな種類のあらゆる施設にある電気的装置を保護することができる。
【００９３】
上記した詳述内容、具体例、およびデータよって、本発明に係る製品および本発明の構成品の使用について完全に説明することができる。本発明の多くの実施形態は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく作り出すことができ、本発明は、以下に添付した特許請求の範囲のなかに属する。
【符号の説明】
【００９４】
１００      電磁場現象検出システム
１０４      検出器
１０６      電子装置（装置）
１０８      検出システム
３００、３２０      アンテナ
３０２、３２２      遮蔽部
３０４、３２４      ループ
３２０      アンテナ
４００      電気回路
４０２      アンテナ
４０４      直流阻止回路（直流分離回路）
４０６      等価部
４０８      抵抗減衰回路（抵抗減衰部）
４１０      対数検出部（二段式対数検出部、対数増幅部）
４１２、４１２ａ、４１２ｂ      ピーク検出部
４１４      マイクロプロセッサ
４１６、４１６ａ、４１６ｂ      ＡＤ変換部（ＡＤＣ）
４１８      標準ブロック
【図１】
0006053520.tif 000007
【図２】
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【図３Ａ】
0006053520.tif 000009
【図３Ｂ】
0006053520.tif 000010
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006053520.tif 000014
【図８】
0006053520.tif 000015
【図９】
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【図１０】
0006053520.tif 000017
【図１１】
0006053520.tif 000018
【図１２】
0006053520.tif 000019
【図１３】
0006053520.tif 000020
【図１４】
0006053520.tif 000021
【図１５】
0006053520.tif 000022
【図１６】
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