钢筋混凝土层对高功率电磁环境的屏蔽效能研究

本文采用时域有限差分 (FDTD)法 ,分析了常用地下建筑工程钢筋混凝土层对高功率电磁环境的屏蔽效能 ,研究了钢筋网交叉点焊接、拉筋连接方式、自然防护层等因素对屏蔽效能的影响。     

钢筋混凝土层对高功率微波的衰减特性研究

为了评估钢筋混凝土层对不同波段高功率微波的衰减特性,运用试验研究和时域有限差分法数值模拟相结合的方法,对多种钢筋混凝土模型进行了试验和仿真,研究了混凝土、钢筋网、钢纤维等因素对其屏蔽效能的影响.结果表明:不同类型钢筋混凝土层对高功率微波均有一定的屏蔽作用.混凝土的厚度越大,钢筋网的网孔越小,钢纤维的含量越高,则屏蔽效能越高;缩小网孔的尺寸和加入钢纤维可以明显提高钢筋混凝土的屏蔽效能;钢筋直径及钢筋网层数的增加有助于屏蔽效能的提高,但影响较小.在实施电磁防护时,工程中的钢筋混凝土结构可以合理利用.     

屏蔽室接地位置不同对其屏蔽效能的影响研究

为分析屏蔽室不同接地位置对其屏蔽效能的影响,应用并行时域有限差分算法,对雷电电磁脉冲和高空核电磁脉冲与开孔屏蔽室的耦合问题进行了数值模拟。计算了屏蔽室在两种接地位置下(前点接地、后点接地)内部的耦合电场,并进行了局部实验验证。研究结果表明:接地点与屏蔽室开孔位置间的距离远,屏蔽效能高;距离近则屏蔽效能低。     

钢筋混凝土墙对电磁脉冲屏蔽的FDTD分析

钢筋混凝土墙对电磁波有衰减、反射和散射等影响,研究其屏蔽作用对于无线发射或接收设备在室内的正常工作,以及战场条件下对室内电子设备电磁攻防的双方都是很有研究价值的.基于时域有限差分法(FDTD)和傅立叶变换讨论了钢筋混凝土墙体对电磁脉冲的屏蔽效果.讨论了钢筋网、混凝土墙发生谐振的现象,给出了钢筋网的排列周期、钢筋直径、混凝土墙的厚度、介电常数、电导率等参数对于电磁波屏蔽效果的影响,并对计算结果进行了理论分析,结论对于相关研究具有借鉴作用.     

钢筋混凝土对地铁弓网离线电弧屏蔽效能的研究

为了研究地铁站钢筋混凝土层对地铁弓网离线电弧的屏蔽效能, 基于有限积分法(Finite Integration Technique, FIT)计算并分析了钢筋混凝土对平面波的屏蔽效能; 讨论了不同混凝土结构对屏蔽效能的影响因素; 实测得到了某地铁站的屏蔽效能.研究结果表明:素混凝土对电磁波的屏蔽效能具有一定的周期性, 增加厚度对高频段的屏蔽效能影响不大; 钢筋网的屏蔽效能在0.1~0.8 GHz频带范围内大于30 dB; 双层钢筋混凝土在0.1~1.3 GHz频带范围内的屏蔽效能大于40 dB; 实测屏蔽效能在整体上跟数值计算结果吻合得较好, 验证了本文方法计算钢筋混凝土对地铁弓网离线电弧屏蔽效能的正确性.     

屏蔽室脉冲波屏蔽效能模型估计方法

根据连续波条件下测得的屏蔽室屏蔽效能,采用相位重建、最佳逼近元法参数估计以及迭代修正算法,建立了屏蔽室脉冲波屏蔽效能的时域估计模型.该模型采用系统离散传递函数形式,可通过数字滤波估计出屏蔽室内脉冲波的响应波形和脉冲波峰值屏蔽效能.通过滤波器建模实验和脉冲磁场屏蔽实验,验证了该方法的有效性,为由屏蔽室连续波测量结果评估脉冲波响应提供了可行途径.     

密封条式屏蔽门的屏蔽效能仿真分析

使用中间层电路模型（ILCM）近似仿真分析屏蔽门对屏蔽室屏蔽效能的影响,对模型理论公式进行了推导和仿真,得出密封条式屏蔽门的屏蔽效能与影响参数之间的关系,为选择更适合屏蔽门密封的材料提供理论依据,并选择了两种材料进行对比验证,证明了推导出的关系是正确的,同时也预测了密封条结构的屏蔽室的屏蔽效能。仿真结果表明,我们选择的密封条式结构和材料能够满足屏蔽室的要求。     

电磁屏蔽室屏蔽等级和测量方法研究

电磁屏蔽室的屏蔽效能检测是衡量和判定屏蔽室等级的主要手段,因此正确选定其依据的屏蔽等级和测量方法的标准非常重要。文中对现行电磁屏蔽室屏蔽效能等级和测量方法的相关标准进行了梳理和对比,为在实际测量和确定屏蔽室等级时正确选定恰当的标准提出了可供参考的意见。另外结合工程实际,对屏蔽室单点与多点接地、绝缘、屏蔽门的设置等问题进行了讨论。     

非互联状态多层电磁屏蔽体屏效研究与分析

大型射电望远镜建设加速,迫切需要研究超高电磁屏蔽技术并将其应用于工程实践。文中从理论层 面推导和分析了非互联状态多层屏蔽壳体屏蔽效能与层数之间的关系,并依据GB/ T 12190 电磁屏蔽室屏蔽效能的 测量方法,建立了单层、双层、三层预测分析模型,采用优势主路径法预测分析了不同层数屏蔽体的屏蔽效能,通过 与理论计算结果进行对比,验证了非互联状态多层屏蔽层数与屏蔽效能之间的关系,为大型射电望远镜超高屏蔽环 境构建提供技术和理论支撑。     

材料电磁脉冲屏蔽效能研究进展

首先总结了国外电磁脉冲的研究现状及屏蔽效能的测试方法,并分析了国内电磁脉冲屏蔽效能的测试方法及根据频域测量结果估计时域响应研究进展,然后介绍了屏蔽效能频域和时域表征方法,特别是近几年来电磁脉冲屏蔽效能的表征方法,最后指出了当前电磁脉冲屏蔽效能研究中需解决的问题及今后研究方向,对电磁脉冲作用下材料屏蔽效能的研究具有指导意义。     

地下工程中金属门非核电磁脉冲屏蔽效能研究

以圆形截面坑道为简化模型,运用旋转对称体时域有限差分法将三维问题转化为二维问题处理,计算了地下防护工程口部金属门对高功率微波、超宽带电磁脉冲的屏蔽效能,分析了门缝大小、门框嵌入岩土介质深度对屏蔽效能的影响,确定了场泄漏的主要途径.计算结果表明,门对坑道中不同的传输波模具有不同的屏蔽效能;泄漏场主要是通过门框的绕射进入工程内部,门缝的泄漏较小,门缝大小以及门框嵌入岩土介质的深度对屏蔽效能的影响是次要的;另外,通过门的泄漏场在工程内部迅速衰减;HPM的载频越高,UWB的脉宽越窄,门的屏蔽效能越好.最后对数值计算结果和实验测得数据进行了比较,二者吻合较好,证实了数值计算的有效性.     

静电放电电磁脉冲激励下材料屏蔽效能研究

为更好地评价电磁屏蔽材料对静电放电电磁脉冲的屏蔽效能,对静电放电脉冲激励下的材料的屏蔽效能进行了时域测试研究。以静电放电电磁脉冲为注入源,结合宽带同轴测试夹具和数字存储示波器,对一种平面材料的屏蔽效能进行了时域测试。通过得到的屏蔽前后的信号,计算了不同激励电压下该材料的峰值屏蔽效能,结果表明激励电压的大小对该材料的电磁脉冲屏蔽效能影响不大。通过对屏蔽前后信号的FFT 变换计算了其频域幅频特性曲线,与频域实验测试所得的幅频特性曲线进行了对比,结果比较一致。表明该时域测试系统能够可靠地评价材料对高压静电放电电磁脉冲激励下的衰减能力。     

等离子体在强电磁脉冲防护中的应用

为了提高屏蔽腔对强电磁脉冲的屏蔽效能,分析了在屏蔽腔中引入等离子体的理论基础,建立了一种加载等离子体的双层屏蔽腔模型,采用时域有限差分法计算了强电磁脉冲耦合进入双层屏蔽腔的耦合系数。计算结果表明:加载等离子体的双层屏蔽腔可使强电磁脉冲耦合进入腔体的能量大大降低,在2～14GHz内耦合系数降低了近30dB,即使屏蔽效能也提高了近30dB,为新的屏蔽腔设计提供了重要的理论依据。     

The application of antenna theory to the calculation of electric shielding due to metallic reinforcement in a cylindrical shelter

Reinforcement bars arranged longitudinally around an antinuclear cylindrical shelter are treated as coupled dipole antennas and are shown to provide shielding against EMP which is a maximum at the shelter center and drops steeply towards the ends unless the reinforcement is continued into the end caps. Depending on dimensions, a low frequency electric field parallel to the cylindrical axis can be shielded by a factor of the order of 10 to 35 dB or more.     

Wideband Pulse Responses of Metallic Rectangular Multistage Cascaded Enclosures Illuminated by an EMP

A generalized mathematical procedure is developed for investigating shielding performance and inner wideband pulse responses of metallic rectangular multistage cascaded enclosures with multiple rectangular apertures, which is illuminated by an electromagnetic pulse (EMP). The mathematical methodology is based on the integral equation technique combined with the method of moments, by which all unknown aperture fields are solved according to a set of linear algebraic equations of infinite order. Numerical computations are performed to show frequency- and geometry-dependent shielding effectiveness and inner pulse waveforms of single- and double-stage cascaded enclosures, respectively, with computational accuracy and convergence rate also checked. It is found that using appropriate metallic multistage cascaded enclosures, high shielding performance can be achieved, which can provide an effective protection for certain electronic and communication systems from the interference of an EMP.      

电磁脉冲参数对材料屏蔽效能影响研究

采用基于有限积分方法的电磁仿真软件CST-MWS建立电磁脉冲辐照条件下材料屏蔽效能测试模型,提出脉冲峰值屏蔽效能和脉冲能量屏蔽效能两个方案来评价材料屏蔽能力,并通过仿真分析了电磁脉冲上升时间和脉宽对屏蔽效能的影响。结果表明,脉冲上升时间相对于脉宽对屏蔽效能的影响较大,上升时间越短,屏蔽效能越高,峰值屏蔽效能高于能量屏蔽效能;脉宽对于材料的峰值屏蔽效能基本没有影响,能量屏蔽效能随着脉宽的增大而减小。     

Theoretical and experimental characterization of theEMP-interaction with composite-metallic enclosures

A numerical procedure is developed for the prediction of the electric and magnetic field distribution inside an enclosure having aluminum and carbon-fiber reinforced composite (CFRC) walls, illuminated by a transient electromagnetic plane wave. The composite panel is simulated by an effective layer model; time-domain surface impedance boundary conditions are enforced on the external faces of the composite slab, to express the relations among the tangential electric and magnetic field components. A coupling model for the calculation of the current induced along thin wires inside the enclosure is presented. The proposed models are implemented in a three-dimensional (3-D) finite-difference time-domain (FDTD) procedure, which is applied to the analysis of the shielding performances of an aluminum box with one CFRC face, illuminated by a transient electromagnetic wave. The computed results are compared with measured data obtained by using a full scale EMP generator