电磁脉冲模拟器空间场建立的数值分析与实验研究

本文利用时域积分方程计算了电磁脉冲模拟器空间场的分布。并将计算结果与实验结果进行了比对,计算结果与实验结果符合得比较好。研究表明,该电磁脉冲模拟器可以产生前沿约１０纳秒的核电磁脉冲波形。     

800kV雷电电磁脉冲场模拟器的研制

为了模拟雷电放电过程中产生的电磁脉冲场,建立了雷电模拟系统的等效电路模型,分析了各种电路参数对模拟器输出波形的影响;根据等效电路各参数,利用Marx发生器作为雷电电磁脉冲源,使用有界波模拟器作为场传输装置,研制了雷电电磁脉冲模拟系统,在有界波传输线内产生上升时间和半波宽度可变的双指数电场波,用来模拟雷雷击过程中产生的雷电电磁脉冲辐射场。测量结果表明,合理选择参数可以在有界波传输线内模拟1.2/50μs的雷电电磁脉冲远场电磁波;输出波形的峰值场强、波前时间和半峰值时间的变异系数表明该模拟器具有良好的重复性;并且传输线内峰值场强和Marx发生器充电电压有比较好的线性关系。     

基于横电磁波天线的高空核电磁脉冲辐射波模拟器设计

为解决传统核电磁脉冲模拟器存在测试空间受限的问题,提出了基于横电磁波（TEM）喇叭天线的高空核电磁脉冲辐射波模拟器设计方案。通过数值仿真验证了TEM喇叭天线的辐射场波形,指出TEM喇叭天线在应用于辐射式电磁脉冲模拟器时存在低频辐射能力差的问题;通过比较TEM喇叭天线对3种典型核电磁脉冲的辐射能力,发现辐射场的上升沿部分主要取决于激励源的上升前沿陡度,辐射场的脉冲宽度与激励脉冲的宽度有关,可以通过展宽激励源脉冲宽度的方法来补偿TEM天线低频辐射能力差的问题;通过实验验证了利用TEM喇叭天线研制电磁脉冲辐射波模拟器的可行性,但仍需要阻性加载或展宽激励脉冲等方法对TEM喇叭天线的低频辐射性能进行改善。     

HEMP和LEMP的实验室产生方法

分析了高空核电磁脉冲(HEMP)和雷电电磁脉冲(LEMP)的特性,介绍了实验室产生强电磁脉冲的方法.设计了一种电磁脉冲模拟装置,该装置由Marx发生器和吉赫横电磁波(GTEM)室组成.为了获得前沿小于10ns的电磁脉冲,该装置采用了前沿陡化技术.初步实验研究表明,采用这种装置能够产生波形参数满足要求的高空核电磁脉冲和雷电电磁脉冲.     

强电磁脉冲模拟技术

为了对核电磁和雷电电磁脉冲等进行模拟研究,研发了由Marx发生器和GHz横电磁波室组成的电磁脉冲模拟装置。介绍了该装置的组成及工作原理、产生的高空核电磁和雷电电磁脉冲后分析了电路参数对核电磁脉冲波形的影响并用光纤场测量仪GC-202-1测出了用该装置产生的电磁脉冲波形。初步实验研究表明,用这种装置能够实现对强电磁脉冲的实验室模拟。     

电磁脉冲模拟器用纳秒脉冲源的研制

随着电磁武器的发展,电磁脉冲及其防护技术再次成为关注的焦点。简要介绍了核电磁脉冲模拟器的标准电场波形和脉冲源的组成及其基本原理,论述了脉冲分压器的设计。分析显示,所研制的新型电阻分压器可以减少响应时间和上升时间3ns以上。实验结果表明,该分压器可以用于上升时间为1ns以上脉冲的测量。研制的脉冲源的输出脉冲满足设计要求,峰值电压高于26kV,上升时间小于2.8ns,下降时间约55ns。     

电磁脉冲模拟器仿真与实验研究

为了获得电磁脉冲模拟器工作区间内瞬态电磁场的分布情况并用时域有限差分法对自建的电磁脉冲模拟器进行了建模和数值仿真,并用三维瞬态电场测量系统和瞬态磁场测量系统实际测量了模拟器工作区间内的瞬态电磁场。仿真和测量结果表明,该电磁脉冲模拟器可产生上升沿为20~30ns的强电磁脉冲,且二者吻合较好。基于建立的模型得到了有界波电磁脉冲模拟器工作区间内瞬态电磁场的分布规律:电磁脉冲强度由工作区间中心向两侧逐渐减小,随高度的增加,电磁脉冲强度逐渐增大。基于上述模型通过数值仿真可检验电磁干扰和电磁防护实验结果的准确性。     

电磁脉冲波的效应及防护(待续)

本文根据电磁环境效应所涉及的有关内容,描述了具有相近特性的雷电和电磁脉冲的波形特征参数,提出它们的电磁效应及防护措施,为电子、电气设备的防雷电、防电磁脉冲设计提供参考。     

电磁脉冲波的效应及防护(续2007年第2期)

本文根据电磁环境效应所涉及的有关内容,描述了具有相近特性的雷电和电磁脉冲的波形特征参数,提出它们的电磁效应及防护措施,为电子、电气设备的防雷电、防电磁脉冲设计提供参考。     

核电磁脉冲模拟装置

在分析核电磁脉冲特性的基础上 ,讨论了由 Marx发生器和 GTEM室组成的核电磁脉冲模拟装置。介绍了该装置的组成、工作原理 ,并通过仿真计算得到核电磁脉冲波形。实验表明这种装置能实现对核电磁脉冲的实验室模拟。     

EMP模拟器用GTEM小室接头的优化设计

为了提高GTEM传输室的耐高压能力,并保证良好的传输特性,对其馈电接头进行了优化设计。采用三维时域有限差分法(FDTD)建模分析,计算并讨论了一种常规小室接头的场分布和击穿电压;加聚四氟乙烯绝缘护套以提高耐压;用电磁场计算软件HFSS扫频计算此接头的驻波比特性并对斧形块和电缆连接器的结构尺寸进行了参数优化。计算分析表明接头圆形同轴段的最大场强为方形同轴段的3倍以上;瞬态脉冲输入时,加聚四氟乙烯绝缘护套后能承受的最大场强可提高到54kV/mm;接头的驻波比<1.3。测试表明,在30MHz到2.4GHz之间,GTEM小室驻波比都<1.6,模拟器产生的脉冲波形良好,50kV高压下未击穿,接头满足工程应用要求。     

有界波电磁脉冲模拟器参数对传播模式的影响

为了从数量上获得有界波电磁脉冲模拟器的各种参数对其工作区间内电磁波传播的影响程度,基于时域有限差分法建立了有界波电磁脉冲模拟器的数值分析模型,并利用建立的模型计算了模拟器参数对电磁场分量的相对大小和电磁波传播模式的影响。结果表明:增大工作区间的长度和宽度可使得电磁波越来越近似于横电磁波模传播,宽度影响效果尤其明显;有耗大地的介电常数基本不影响电磁波传播模;横向方向的电场分量随着有耗大地电导率的增大而逐渐增大。所以工作区间的宽度和有耗大地的电导率是影响电磁波传播模式的主要因素,这对电磁脉冲模拟器设计具有重要的指导意义。     

电磁脉冲模拟器下架空线缆响应的实验研究

实验研究架空线缆的电磁脉冲(EMP)响应。利用有界波EMP模拟器和辐射波EMP模拟器产生的电磁环境,分别开展了架空线缆的响应实验,有界波模拟器下进行了4.6m长、0.5m高的单、多根短线缆响应实验,辐射波模拟器下进行了40m长、3.3m高的长线缆响应实验。实验测试了线缆在端接不同负载时端点处的电流响应,并与基于Agrawal模型的计算结果进行了对比。结果显示,两种实验环境下的测量和计算结果吻合较好。这表明,有界波EMP模拟器和辐射波EMP模拟器均可以开展线缆的EMP响应实验研究,并且实验结果也验证了运用Agrawal模型预测分析线缆EMP响应的有效性。     

变电站电磁脉冲耦合倾斜二次电缆数值分析

为了研究电磁脉冲耦合二次电缆的机理,基于电磁散射理论建立了脉冲场耦合传输线的三维倾斜时间域有限差分(FDTD)数值分析模型,推导出了三角形网格内的电磁场修正方程,进而计算了电磁脉冲激励下理想导体面上倾斜单导体传输线终端负载上的电流响应。结果表明,随着一端负载逐渐增大另一端负载上电流幅值逐渐减小,但反射逐渐增大。用电磁脉冲模拟器进行的实验验证结果表明,传输线终端负载上电流测量结果与计算结果比较符合,证明建立的三维倾斜FDTD数值模型可用于变电站电磁脉冲耦合二次电缆问题的研究。     

ESD辐射场的计算及对传输线的耦合研究

为分析静电放电的辐射场及其对传输线与负载终端的影响,采用了一种基于脉冲函数的静电放电电流波形解析表达式计算了静电放电电磁脉冲辐射场并给出了近场和远场波形。结果表明放电电场包括由初始电荷引起的静电场和由放电电流引起的辐射场,在放电电极附近,静电场远大于辐射场,但静电场随空间距离衰减得很快,在远区场主要由放电电流引起的辐射场。利用传输线理论建立静电放电场对电长导线的耦合计算模型得出了静电放电辐射场在线上的感应电压和感应电流计算方程。     

电磁脉冲环境下电磁继电器温度场仿真

对电磁脉冲（EMP）环境下的电磁继电器温度场分布进行了三维有限元热电耦合仿真。在建立热分析模型时对热源进行了等效处理,通过电路仿真得到了电磁脉冲在电磁继电器接触系统回路中引入的干扰电流。在仿真中基于热相似理论计算了电磁继电器各向表面的对流散热系数,考虑了连接导线对散热的影响,得到电磁继电器的温度场分布。     

强激光靶耦合过程中激发的电磁脉冲诊断与分析

本文论述采用脉冲天线对激光靶耦合过程中产生的电磁脉冲信号进行采集,列举了在相同条件下,纳秒激光与几种靶相互作用激发的电磁脉冲信号,分析了靶型对电磁脉冲信号的影响,得出靶的对称性设计有助于抵消靶室内的电磁干扰的结论。并且,通过测量靶室内与靶室中心不同距离区域的电磁脉冲信号,总结出电磁脉冲在靶室内的传播规律。由于靶室内回波振荡的作用,随着远离靶室中心,脉冲幅值先减小,后增大。且随着距离增大,越靠近靶室内壁区域受到回波振荡的影响越大,进而导致电磁脉冲持续时长增大。通过回波振荡论证测试与屏蔽实验,得出回波振荡在靶室内电磁脉冲信号中占有较大比重的结论。诊断设备的安放应尽量避免靶室中心与靠近靶室内壁区域。     

固态继电器电磁脉冲效应方波等效方法及仿真分析

针对器件级研究对象提出一种电磁脉冲方波等效方法,并针对某型号固态继电器将电磁脉冲干扰等效为不同脉宽的方波干扰,使用Pspice软件用方波等效法分析了其受电磁脉冲的影响规律并分析了其失效原因。仿真分析结论为固态继电器抗电磁脉冲性能的改进提供了理论依据。