电磁发射的历史及发展趋势

回顾了电磁发射发展的各个历程,针对不同电磁发射种类,分析它们发展趋势,阐述了电磁发射领域研究的必要性。     

电磁发射中导轨温度时空分布规律的实验研究

合理地设计导轨冷却系统需要了解电磁发射过程中导轨温度的时空分布,为此,设计并搭建了基于光纤光栅的导轨温度测量系统,测量了导轨多处的温升数据。依据延时测温数据,推测了导轨温度分布及演化规律。结果表明:导轨体电阻的焦耳热是热量比重中最大的部分;整个导轨上热量分布不均,电枢起始位置附近的热量最高;热量率先在导轨横向截面达到平衡,再逐步向两端传导耗散。结论为验证、修正导轨温度场仿真模型及设计导轨冷却系统提供了依据。     

电磁发射中铝电枢与不同材料导轨间的滑动电接触特性

电磁轨道发射中,电枢与导轨间的滑动电接触状况直接影响发射效果和身管寿命。为此对发射过程中滑动电接触特性开展了研究,探寻改善电枢与导轨接触界面接触状态的方法。在充电电压和放电时序相同的条件下,将铝电枢分别在T2紫铜、H62黄铜、6061铝合金3种材料导轨上进行发射试验,测量炮口电压和电枢电流并进行分析,得到不同接触材料间的接触电阻曲线。通过对比分析曲线,得到电枢与不同材料导轨间的接触状况及转捩规律。结果表明:在上述3种试验条件下,所有接触电阻曲线具有相似的变化趋势和转捩特点,而且铝电枢与铝导轨间的电接触性能最佳,接触电阻最小且发射后的导轨表面状态最好。根据转捩经常发生于电流下降至峰值电流80%～90%的时刻的特点,采用提高驱动电流的大小,使电枢在此之前出膛的方法,能有效避免转捩发生。     

电磁轨道发射装置中导轨几何参数对电感梯度的影响

利用Ansoft-Maxwell电磁场有限元分析软件,建立了两根平行长直铜导轨简单电磁轨道发射装置的模型.在导轨材料、求解器、求解精度等保持不变的条件下,选取轨道发射装置中可能采用的几种主要截面形状(包括矩形、T形、环形以及盈月形)的导轨进行仿真计算,通过单独改变某一参数,研究了导轨的宽度、高度、间距、内径、角度等各种几何参数与其电感梯度的之间的关系.分析结果表明,电感梯度随着两导轨之间的间距/(环形及盈月形)导轨的内径的增大而增大;导轨的宽度(矩形)/厚度(环形)、高度(矩形)/角度(环形)越小,电感梯度越大;导轨间距一定时,导轨截面面积越小,导轨的电感梯度越大;而当导轨间距一定时,对相同截面积的矩形截面导轨,宽高比(w/h)越大,电感梯度越大.采用非常规截面形状导轨,有可能获取更大的电感梯度值.     

基于时频分析的电磁轨道发射电感梯度研究

为研究电磁轨道发射试验过程的导轨电感梯度,本文首先利用Matlab时频工具箱对发射试验的电流信号进行处理,得到了发射过程中电流的时频曲线;同时通过Ansoft建模仿真得到了不同频率下的导轨电感梯度值;进而得到实际发射过程中对应于不同时刻的导轨电感梯度值.结果表明在整个发射过程中,工作电流频率是在逐渐减小的,而导轨的电感梯度是在非线性增大;对比由此电感梯度与常值电感梯度(0.40μH/m)引起的推力表明:在发射的初期,二者大小非常接近,但在发射的后期(1.0ms以后)推力差异增大,常值时的推力值较前者偏小约4%.     

低压直流电机的电磁发射特性的研究

因为低压直流电机EMC特性会对整车EMC特性产生影响,针对低压直流电机干扰信号超过上限时,将会导致电动汽车安全性降低问题,对低压直流电机的电磁发射特性进行研究,包括低压直流电机的阻抗特性、辐射发射特性、瞬态传导发射特性。抑制电磁干扰的措施有接地、屏蔽、滤波等,以中国汽车技术研究中心对某一新型电动汽车电磁兼容性研究为背景,对电磁屏蔽技术进行研究。测试结果表明,电磁屏蔽可以解决低压直流电机的电磁辐射干扰对整车EMC 特性影响的问题。     

一种导轨-线圈复合型电磁发射器的分析与仿真

分析了一种导轨-线圈复合型电磁发射器的工作原理,建立了其电路模型和动力学模型;在理论分析的基础上,利用有限元软件Maxwell对其结构参数进行了优化设计。通过有限元数值计算,得到了弹丸发射过程中的磁场分布,进一步得出了其电路模型和动力学模型中的电感、电感梯度与弹丸位置的关系。在此基础上,利用动态仿真软件Matlab/Simulink仿真分析了这种复合型发射器的动态特性。分析和仿真结果显示,该导轨-线圈复合型发射器能使被发射物体获得导轨和线圈两种推力的共同作用,可以将大质量物体加速到相对高的速度。     

电磁继电器传导干扰发射的研究

继电器工作过程中电磁干扰传导发射的研究包括继电器触点燃弧时电磁干扰传导发射研究和继电器线圈断电瞬间电磁干扰传导发射研究.本文分析了电磁继电器工作过程中产生的电磁噪声的传导路径,按照GJB 152A-97的测试要求进行了电磁噪声传导发射实验,得出继电器工作过程中向其负载回路和驱动回路发射的共模电压与差模电压频谱,并将它们与GJB 151A-97的限值进行了比较.结果显示:继电器触点燃弧和线圈断电引入的电磁噪声传导发射均不同程度地超过了GJB 151A-97的限值,其中切断阻性负载回路时,触点燃弧且有回跳情况下的发射水平最为严重.继电器切断感性负载时燃弧时间显著延长,但由于负载电感增大了传导回路阻抗,发射电平反而相对较小.最后结合传导路径分析结果,提出了传导发射的抑制措施.     

电磁声发射的实验与信号识别研究(英文)

电磁声发射技术是一种新型的无损检测技术,通过对金属部件进行电磁加载会在裂纹处激发出声发射信号,并利用这一现象实现对金属材料的无损检测。本文分析了电磁声发射技术的基本原理与实现过程,采用一种基于波形分析的神经网络模式识别方法,利用小波包变换提取出电磁声发射信号波形的识别特征参数,建立了由10个输入单元、18个隐含单元和单输出组成的人工神经网络识别系统。为了克服BP神经网络收敛速度慢的缺点,提出了一种输入单元数目可变的神经网络改进方法,实验表明该系统能够对有无裂纹板进行快速、准确的识别。     

多级重接式电磁发射的电磁分析与有限元仿真

为了对多级发射达到高速时的电磁问题进行研究,以使用板状发射体和箱形线圈的多级重接式电磁发射为研究对象,推导了多级线圈电磁场和发射体涡流场的综合作用方程,利用ANSOFT电磁场有限元分析软件建立了三维有限元仿真模型并进行仿真计算。结果表明,多级线圈电流的同时存在,既改变了单级线圈的磁场分布和磁感应强度大小,也改变了发射体中局部涡流密度的大小和发射体受力的大小。这种改变与线圈电流的频率和相位差异相关,并且线圈间距越小,这种综合作用的影响越大。     

基于电磁声发射的金属板裂纹检测实验研究

通过对金属部件进行电磁加载会在金属裂纹处激发出声发射信号,利用这一现象可以实现对金属结构件的无损检测.本文对电磁声发射技术的原理与实现进行了深入分析,设计了相应的电磁加载实验装置,并针对铝质薄板试件进行了电磁声发射试验,通过对实验采集信号进行时频分析,研究了电磁声发射信号随加载条件和试件类型的变化规律,验证了带裂纹金属...     

重接式电磁发射的线圈与发射体仿真计算

重接式电磁发射是一种利用磁力线重接来推动发射体的电磁发射形式,具有发射体与线圈无接触、无烧蚀等优点.利用ANSOFT电磁场有限元分析软件建立了重接式电磁发射的三维仿真模型,对线圈磁场、发射体涡流和发射体受力进行仿真计算,并分析讨论线圈和发射体形状变化对发射效果的影响.仿真表明,发射体受力最大值主要取决于发射体在运动方向的受力作用面积,面积越大,受力越大;直线后沿的发射体受力要优于弧线后沿.     

主动电磁装甲防护系统发射过程仿真分析和试验

为了进一步研究主动电磁装甲防护系统中拦截板的发射过程,介绍了拦截板电磁发射原理,并给出了物理结构模型,采用有限元分析软件Ansoft对发射过程中拦截板的受力和磁场变化情况进行动态仿真,并在试验中使用脉冲功率装置作为拦截板发射装置的供电系统,利用电阻应变片和弹性悬臂梁对拦截板所受电磁力进行测量,并将仿真与试验结果进行了比较,仿真结果与试验结果基本符合。通过对拦截弹所受电磁力的分析发现,如果驱动线圈加固外壳使用铁磁材料,则会对放电电流达到峰值的时间产生一定影响,这对于研究拦截板在发射过程中的受力情况具有十分重要的意义。     

电磁发射中固体电枢的磁探针测速方法研究

为测量固体电枢运动速度应用电磁感应原理,分析了电磁发射中固体电枢所产生的磁场以及B-dot磁探针中的感应电动势,给出了根据磁探针的感应电压信号以及驱动电流信号计算固体电枢运动速度的迭代算法。在小电流、低速运动的模拟实验中,通过探针上感应电压信号的仿真计算结果和实验条件合理设计了探针的结构尺寸,结合实际应用中所遇到的问题加以改进。利用所设计的探针和改进的算法实测电枢的运动速度的结果与实际情况较为符合,该算法可以有效测得电枢的运动速度随时间的变化曲线。     

电磁发射技术的研究现状与挑战

该文介绍了电磁发射的技术特点和技术分支,归纳了电磁发射系统包含的脉冲储能、脉冲电能变换、脉冲直线电机、检测与控制、高速高过载制导五项共性技术,综述了电磁发射在军事平台和武器领域、民用及航天领域的发展现状及应用情况,指出了目前面临的挑战及对策,提出了电力电子系统无缆化、高性能材料复合化、全系统感知控制智能化的发展趋势,旨在为电磁发射技术的后续研究提供参考。     

电磁发射弹丸膛口磁场分布特性分析

电磁发射弹丸出膛瞬间导轨电流从电枢转移到引弧器或消弧器,导致膛口磁场发生快速变化.该文针对电磁发射弹丸出膛时存在的特殊电弧现象,首先采用柯西电弧模型分析膛口电流转移过程,获得转移过程中引弧器上的电流.其次通过建立导轨回路和引弧回路三维瞬态磁场仿真模型,得到电流转移过程中的磁场仿真模型.最后再通过双目视觉原理测量弧根运动...     

平面螺旋线圈电磁发射器发射过程的动态仿真

电磁发射器发射拦截弹的过程是一个电磁学与运动学交互影响的复杂动态过程,该文以储能脉冲电容器驱动的平面螺旋线圈电磁发射器为例,利用Ansoft有限元软件中的2D瞬态求解器对电磁发射器的发射过程进行了动态仿真。建立了描述电磁发射器动态发射过程的数学模型,然后对平面螺旋线圈电磁发射器的发射过程进行仿真,并利用实验装置进行了发射实验,验证了仿真思路和仿真结果的可行性。     

基于电磁超声换能器的铁磁材料电磁声发射检测方法

电磁超声换能器(EMAT)因其非接触式的检测特点被广泛应用于无损检测和无损评估中,但如何用其判定裂纹的活性尚未见报道。因电磁声发射技术能够对微细裂纹进行检测并判定其活性,在考虑磁致伸缩效应的基础上,根据EMAT和电磁声发射两种检测方法的原理特性,实现EMAT对铁磁材料的电磁声发射检测。对EMAT进行仿真分析和实验,结合凯瑟效应和声发射理论,给出裂纹活性的判定依据。仿真和实验结果表明,EMAT可在铁磁材料中激发声发射信号,并实现对铁磁材料的损伤评定,为EMAT在实际检测中判定裂纹活性提供了理论和实践指导。     

基于大电流直接加载的电磁声发射试验

电磁声发射技术是一种新型的无损检测技术,对金属材料进行电磁加载会在裂纹处激发出声发射信号,利用这一现象可实现对金属缺陷的无损检测。本文对电磁声发射技术的实现原理进行了深入分析,设计了相应的电磁加载装置,搭建了电磁声发射试验平台,并针对铝质薄板试件进行了检测试验。通过对大量的试验采集信号进行能量和时频分析,研究了脉冲大电流的幅值、持续时间、电极加载位置以及加载历史等电磁加载参数的变化对于电磁声发射信号的影响规律,为该技术的工程应用打下了良好的基础。