采用法兰同轴法的材料电磁脉冲屏蔽效能时域测试方法

为了快速准确地评价材料对电磁脉冲的屏蔽效能,搭建了采用法兰同轴法的材料电磁脉冲屏蔽效能时域测试系统,测量了有无屏蔽材料时不同幅值和脉宽的方波脉冲通过同轴装置后的时域波形参数,计算了材料的频域屏蔽效能,所得结果与频域测试方法一致。通过与数值计算结果的对比,分析了透射方波脉冲的上升沿过冲振荡,提出了同轴装置改进的建议。使用能量比值计算了不同幅值与脉宽方波脉冲激励下的时域屏蔽效能,其结果具有很好的一致性与重复性。试验表明,采用法兰同轴法的屏蔽效能时域测试方法适用范围广且具有较好的重复性,能够提供比频域测试方法更多的细节信息。     

Time Domain Testing Methods of Material＇s Shielding Effectiveness of Electromagnetic Pulse Using Flange Coaxial

为了快速准确地评价材料对电磁脉冲的屏蔽效能,搭建了采用法兰同轴法的材料电磁脉冲屏蔽效能时域测试系统,测量了有无屏蔽材料时不同幅值和脉宽的方波脉冲通过同轴装置后的时域波形参数,计算了材料的频域屏蔽效能,所得结果与频域测试方法一致。通过与数值计算结果的对比,分析了透射方波脉冲的上升沿过冲振荡,提出了同轴装置改进的建议。使用能量比值计算了不同幅值与脉宽方波脉冲激励下的时域屏蔽效能,其结果具有很好的一致性与重复性。试验表明,采用法兰同轴法的屏蔽效能时域测试方法适用范围广且具有较好的重复性,能够提供比频域测试方法更多的细节信息。     

基于屏蔽暗箱窗口法的材料电磁脉冲屏蔽效能时域测试

针对现有材料电磁脉冲屏蔽效能时域测试方法的不足,提出使用屏蔽暗箱窗口法进行材料屏蔽效能的时域测试。分别在频域和时域分析了影响材料屏蔽效能测试的因素,并根据分析结果搭建了屏蔽暗箱窗口法的时域测试系统。在搭建的系统中测量了有、无屏蔽材料时的时域波形参数,并计算了峰值比值屏蔽效能。结果表明:测试点应靠近窗口;窗口尺寸的改变比箱体尺寸的改变对于测试结果的影响更大,应尽量选择大尺寸窗口;时域测试中脉冲上升时间应<1ns。实测频域试验表明,采用屏蔽暗箱窗口法与屏蔽室窗口法的测试结果基本一致,总体比法兰同轴法的测试结果偏大。综上所述,屏蔽暗箱窗口法有很好的适用性,能够可靠评价材料的时域屏蔽效能。     

钢筋网和钢筋混凝土屏蔽效能研究

利用矩量法和时域有限差分法计算分析了由钢筋网和钢筋混凝土构成的实际屏蔽体的屏蔽效能,总结了钢筋直径、钢筋网格尺寸和混凝土特性等因素对屏蔽效能影响的基本规律.通过对实际钢筋网屏蔽体屏蔽效能的测量进一步验证了所用数值计算方法对于计算此类问题的有 效性.分析了无限大金属网屏蔽效能计算公式在计算钢筋网屏蔽体屏蔽效能的参考价值和局限性.探讨了使用钢筋混凝土作为变电站保护小间屏蔽材料的可行性,为实际工程设计提供了依据.     

混响室内基于统计特性的屏蔽效能测试

针对传统屏蔽效能定义的测试方法存在的不足,提出了混响室条件下基于统计特性的屏蔽效能测试方法,并从理论上阐述了其优越性。应用仿真软件FEKO对屏蔽体电场强度数据采集方式进行了仿真计算,结果表明选择中轴线采样能够有效反映屏蔽体的屏蔽特性。开发了基于统计意义和多点数据采集的混响室屏蔽效能测试系统,研究了尺寸为800 mm×700 mm×1000 mm的小屏蔽体在不同缝隙尺寸下的屏蔽效能。同时通过对传统定义和统计定义下屏蔽效能重复性测试,结果表明,混响室内基于统计特性的屏蔽效能测试方法相比传统测试手段具有更好的重复性,更加适于工业应用。     

含内部障碍物开孔缝腔体屏蔽效能

针对含有内部金属障碍物的开孔屏蔽腔体的结构特点,采用扩展的传输线方法理论,建立了平面波照射下腔体电场屏蔽效能的等效电路模型,推导了近似计算解析式,并计算分析了内部金属障碍物对开孔腔体屏蔽效能的影响,分析了障碍物跨度、到腔体开孔缝面的距离和障碍物开缝距离对腔体电场屏蔽效能的影响。在0~1 GHz范围内,利用传输线方法(transmission line method,TLM)计算了含内部障碍物腔体屏蔽效能,与CST软件仿真结果验证了本方法的有效性。计算结果表明:内部金属障碍物提高了腔体的屏蔽效能,改变了腔体的谐振频率,且障碍物尺寸越大对腔体影响越大;障碍物距离开缝面越远、跨度越大、障碍物开缝距离越近,腔体屏蔽效能越大。     

宽带连续导体同轴线夹具的研制

为弥补现有设备无法满足材料电磁脉冲屏蔽效能测试要求的不足,使用粒子群优化算法结合CST电磁场仿真软件,研制了一种连续导体的宽带同轴线夹具测试装置。该装置采用阶梯过渡段,上限频率达10 GHz,其回波损耗在6.4 GHz以下-20 dB。使用该装置对一种镀银纤维织物和一种掺金属丝织物进行了频域和时域屏蔽效能测试,并与1.62 GHz同轴线夹具的结果进行了对比。结果表明,使用宽带同轴线夹具测试时,测试样本仅需内径3 mm、外径41 mm的圆环材料,由耦合电容引入的误差更小;在频域测得的插入损耗曲线更平滑,在时域测得的波形受测试夹具的影响更小。     

小型屏蔽体屏蔽效能测试系统全向辐射源设计

针对较小体积的屏蔽体,按照内置辐射法测量屏蔽效能,需将信号源和天线内置到屏蔽体内部。为了将信号源和天线集组合成辐射源,天线的尺寸与信号源的体积是辐射源设计的重要因素。介绍一种基于振荡源激励梳状波发生器获得宽频带的微波信号,结合盘锥天线,实现1～10GHz频率范围内多频点、高稳定、全方位特性小型辐射源的设计。在屏蔽效能测试系统中,该辐射源作为发射部分,可实现小型屏蔽体的屏蔽效能测量。     

双层腔体屏蔽效能随孔缝位置与数量变化规律研究

孔缝位置及数量会影响电磁波衍射,进而对双层腔体屏蔽效能产生重要影响。以中心位置携带单孔缝的双层腔体为研究对象,基于Robinson等效电路法与电磁拓扑理论,推导得到计算平面波辐照下双层腔体屏蔽效能的Baum-Liu-Tesche(BLT)方程。通过将偏心系数Cm与Robinson孔阵阻抗引入BLT方程,使修正后的BLT方程能计算含有任意孔缝位置与数量的双层腔体屏蔽效能。结果表明,双层腔体屏蔽效能随着内外层孔缝重合面积的减小而升高;当面积一定时,屏蔽效能随孔缝数量的增多而提高,然而,孔缝长度与波长相等时,屏蔽效能降低至极小值。BLT方程计算结果与CST仿真结果基本一致,并且计算时间极大幅度降低,证明修正后的BLT方程具有可靠性与快速性,为计算双层腔体屏蔽效能提供了一种有效且快速的方法。     

冲击电场作用下屏蔽体屏蔽效能实验研究

电磁屏蔽体对电力系统二次设备的冲击电场防护作用明显,其屏蔽效能的实验研究对保护小室、机箱等屏蔽体设计有指导意义。为此,搭建了一套基于光电电场传感器的冲击电场作用下屏蔽体屏蔽效能实验研究系统;比较了不同材料屏蔽体的屏蔽效能,研究了网格尺寸对金属网格屏蔽体屏蔽效能的影响;对比了不同频率下金属网格屏蔽体的屏蔽效能差异,研究了接地电阻对金属网屏蔽体屏蔽效能的影响。研究表明:金属材料屏蔽体的屏蔽效能较好;金属网格尺寸10 cm的屏蔽体可获得20 dB的屏蔽性能;操作波和雷电波作用下的屏蔽效能基本相同,前者略大于后者;减小接地电阻可有效提高金属屏蔽体的屏蔽效能。     

聚合物基电磁屏蔽复合材料

介绍了电磁干扰的危害及电磁屏蔽的基本原理，着重论述了聚合物基电磁屏蔽复合材料的研制技术和开发现状，并探讨了导电填料、聚合物基体及复合工艺等因素对这类复合材料屏蔽效能的影响。     

电磁屏蔽房间建筑构造设计探讨

在电厂设计、电力调度楼设计和各类通讯建筑设计中,常常根据工艺专业要求对一些通讯用房、继电器室等进行电磁屏蔽设计,以防止或减弱外来电磁波对通讯设备等造成干扰和影响。本文针对电磁屏蔽房间建筑构造设计进行了初步探讨,结合工程实际情况提出了具体的构造设想和要求,可供有关设计人员参考。     

金属屏蔽盒强瞬态电场屏蔽效能实验

基于实验室的强电磁脉冲(EMP)模拟器、强瞬态三维电场测量系统和弱瞬态电场测量系统,本文对带孔金属屏蔽盒强电磁脉冲屏蔽特性进行了系统的研究,提出应用时域电场强度最大值评估金属屏蔽盒的强瞬态电场屏蔽效能.基于快速傅里叶变换(FFT)本文还对带孔金属盒的强瞬态电场频域屏蔽效能进行了分析.     

高效电磁屏蔽复合材料设计及其屏蔽效能测试

为开发出综合性能好的电磁屏蔽复合材料,首先分析了材料对电磁波的屏蔽机理,给出不同材料模型的屏蔽效能计算公式。进而提出了"树脂+镍纤维网+树脂"的分层结构屏蔽复合材料设计模型,估算了屏蔽网络在高频时因感抗电流所带来的屏蔽效能。实验制备了复合材料的测试样品,对其进行屏蔽效能测试的结果表明:基于镍纤维网络屏蔽的复合材料在14kHz～18GHz都具有较高的屏蔽效能,频率为450MHz时达到72dB。设计的材料模型充分利用了材料结构对电磁波的屏蔽机制,对高效屏蔽复合材料的设计具有理论价值和指导意义。     

基于FDTD法的连接器电磁屏蔽性的研究

基于FDTD法模拟研究了连接器的接线孔数目、大小对外壳屏蔽性的影响。结果显示,孔的总面积一定时,每侧采用双孔接线比通常单孔时的屏蔽性能更好。进入腔体内的电磁波发生谐振,谐振频率由腔体的内部结构决定,与表面上的孔无关。     

贯通导体耦合对金属腔体屏蔽效能的影响

为研究外部电磁能量通过贯通导体耦合对腔体内部屏蔽效能的影响,利用电磁仿真软件FEKO,从频域角度对腔体内部场进行了仿真研究,利用矢量网络分析仪、功率放大器、GTEM室和全向电场探头搭建实验系统进行了验证,并通过建立含贯通导体金属腔体电路模型进行了谐振频率定性分析。结果表明:仿真和实验的结果具有一致性;当加入贯通导体后,腔体的屏蔽效能减小,谐振频率降低。腔体屏蔽效能随着贯通导体数量的增多而减小,随着电场极化方向与贯通导体夹角增大而减小,在腔体谐振频率以下随着监测点到贯通导体位置增大3倍,屏蔽效能提高20 dB。屏蔽效能的谐振频点受贯通导体长度影响较大,随着贯通导体数量增多而减小,不随电场极化方向和监测点位置变化而改变。为了改善含贯通导体金属腔体的屏蔽效能,应注意引入贯通导体后产生的新谐振频点,以及在这些频点上的屏蔽效能极小值,敏感电路应远离贯通导体放置。     

窄缝屏蔽耦合的研究

在电子设备的研制过程中,电磁兼容设计成为越来越重要的问题,它将直接影响到系统的工作性能.屏蔽是电磁兼容的重要技术,可以有效地切断干扰源与敏感设备的耦合路径,然而不可避免的孔缝使得屏蔽效能大大降低.复杂孔缝的耦合分析是十分困难的,对于窄缝的耦合,引入Warne-Chen模型利用传输线理论建立了具有厚度和损耗的复杂缝隙耦合方程.分析耦合区域包含导体更加具有实际意义,对于耦合区域包含细导线的情景,本文也作了详细的分析.     

基于电磁屏蔽法变频电机轴承电流抑制研究

针对两种轴承电流抑制措施进行了效能分析,一种为在电机内安装电磁屏蔽槽楔,另一种为在电机轴端安装轴承电流短路环。回顾了电磁屏蔽槽楔的工作原理,通过有限元法计算了电磁屏蔽槽楔对高频电磁场的屏蔽效能;介绍了轴承电流短路环的工作原理。最后以一台3 k W、4极变频电机为研究对象,搭建了实验平台,分别测量了两种轴承电流抑制措施下电机轴承电流,通过实验测量分析了两种轴承电流抑制方法的效能。     

电力自动化设备机柜屏蔽效能测试与整改

介绍了电力机柜屏蔽效能的测试方法和整改措施,分析了电力机柜屏蔽效能与机柜内部的电力二次设备辐射电磁抗扰度之间的关系,并提出了一种有效提高电力机柜内部二次设备或系统电磁辐射抗扰度的方法,通过实验验证表明,在机柜开口的屏蔽网罩,必须保证它的电连续性,开口或连接不好的缝隙,会使屏蔽网罩的作用大幅降低,甚至没有屏蔽作用。     

混合孔缝箱体屏蔽效能电磁拓扑分析方法

武器产生的电磁脉冲会通过"前、后门"耦合效应对箱体内部电子元器件及电路板造成毁伤,严重威胁到电气电子设备的安全运行。为此,必须对箱体电磁屏蔽效能(SE)进行分析研究。基于Robinson等效电路模型,提出了一种估算混合孔缝箱体屏蔽效能的电磁拓扑理论(EMT)方法。以孔缝散射参数为基础,建立了箱体外部场和内部场的BLT方程,解决了孔缝耦合问题;通过引入偏心系数对孔缝等效阻抗进行修正,实现了对偏心孔缝箱体的屏蔽效能分析;基于电磁波相干原理,将混合孔缝箱体的内部场分解成偏心单孔和偏心孔阵箱体内部场,从而实现了对混合孔缝箱体的屏蔽效能分析。基于CST仿真数据,在0~1.5 GHz频域内,对Robinson、Parisa Dehkhoda和EMT算法结果进行对比分析。仿真结果表明,EMT算法的最小误差均值为3.227 2 dB,最大误差均值为5.467 5dB,其计算精度较高。EMT算法的运行时间是CST仿真软件的1/23,比Robinson、Parisa Dehkhoda算法的运行时间长,但仍保持了较高的计算效率。该算法建立了箱体、孔逢参数与屏蔽系数间的直接映射关系,比CST仿真软件更适用于工程实践。