基于模拟电荷法分析避雷针/ 线附近电位分布

雷暴云下方地面大气电场强度分布是影响雷电走向的重要因素之一,研究雷暴条件下避雷针/线周围电场分布对建筑物防雷具有重要意义。依据模拟电荷法的原理,建立此方法下避雷针/线周围电位分布的数学模型,并利用半径很小的半球面作为针尖的替代,来解决避雷针尖端"奇点"的问题,通过仿真作出避雷针/线的等电位面簇的图形。分析结果表明避雷针/线附近大气等电位面分布较空间其他地方密集,对应的电场强度较大。     

尘土颗粒的介电特性对电路板电化学迁移的影响

随着印制电路板上相邻导线之间间距不断减小,潮湿环境下的尘土颗粒改变了诱发电化学迁移失效的电场分布.本文采用有限元法对尘土污染的带电电路板上平行导线间的电场分布进行仿真分析,得出尘土介电常数和带电量对电场分布的作用机理,预测电场分布的改变对电化学迁移晶枝生长路径的影响,最后模拟实验验证晶枝生长的路径与电场分布的关系,并讨论尘土对电化学迁移失效时间的影响.     

大气带电粒子对电磁波的散射研究

研究大气中带电粒子对电磁波的散射特性,对利用遥感方法雷达探测云层、雷电预警、分析沙尘对电磁波传播的影响等具有重要意义。从宏观和微观两个方面分析了瑞利散射条件下大气粒子带电对电磁波散射的影响。宏观和微观分别反映了电磁波散射的两种机制,分别对应的是受电场作用后电荷运动形成宏观电流对电磁波的散射,以及单个电荷(电子)受电场作用后在平衡位置附近振动而引起的电磁散射。通过对比中性粒子和所带电荷对电磁波的散射截面量级,分析了大气粒子带电后对电磁波散射的影响。研究表明:宏观上粒子所带电荷对电磁波的散射没有影响,而微观上,在某些频率附近,粒子所带电荷会对电磁波的散射产生较大影响。     

点阵列声源激发大气湍流特性对光波传输闪烁指数特性的影响研究

声波运动可以改变周围大气压强,进而影响大气的折射率分布.基于声波的波动方程和叠加原理,结合大气折射率的计算公式,求解出点阵列相干声源激发的人工大气折射率不均匀体的空间分布.基于Rytov近似,给出了点阵列相干声源激发的压强和光波闪烁指数之间的数值关系,分析了点阵列相干声源参数改变对光波闪烁指数的影响.结果表明:声源能激...     

轴对称建筑物形状对电场畸变影响的数值模拟

为了研究建筑物形状对大气电场畸变的影响,利用有限元法,计算得出不同形状建筑物周围的电位分布,进而讨论建筑物直径、弯曲度以及高度对大气电场畸变的影响.结果发现:建筑物顶端中心的电场畸变系数β随建筑物直径的增大而减小,且畸变系数与建筑物直径的关系式和建筑物弯曲度有一定的关系;电场畸变系数β随建筑物弯曲度的增大而减小,且最终趋于不变;电场畸变系数β随建筑物高度增加而增加,且建筑物的弯曲度不同,β随建筑物高度变化的趋势也不尽相同.对于具体的雷电防护设计,能够提供一些依据.     

地物环境对地面大气电场测量的影响

地物环境对地面大气电场测量结果的影响较大,这在地面大气电场仪联网中将会影响以致失去各观测点数据间的可比性。针对这一问题将地面上凸出的建筑物、树木等简化为形状规则的立方体、柱体和球体三种基本单元,分别对这三种基本单元周围的大气电场进行了计算和讨论,并采用电磁场仿真软件Ansoft Maxwell进行了仿真分析,得出了地面凸出物的形状、距离、高度对大气电场影响的解析关系式以及不同条件下的环境修正系数。     

配电网单相接地故障的电场检测装置研制

为了提升电场检测精度,研制配电网单相接地故障的电场检测装置。利用低通调理电路采集传感单元在电场中产生的感应电压,实时计算出线路附近的电场强度。使用COMSOL软件对输电线路单相接地故障情况进行有限元仿真,观察空间电场的变化情况。搭建工频均匀电场试验平台,对PCB传感单元进行电场强度测量校正,验证COMSOL电场强度仿真值。利用验证后的仿真值对平行半圆板电场测量传感单元进行校正,建立输电线路模型,对输电线路发生单相接地故障前后的电场强度进行测量。实验结果表明,当线路A相发生接地故障时,其周围电场强度迅速减小,而B、C两相周围电场强度增大,与仿真结果一致,电场检测精度较高。     

发散线栅电磁脉冲模拟器的仿真及试验

为获得发散线栅电磁脉冲模拟器在工作区间内瞬态电场的分布规律,采用传输线矩阵法对模拟器工作区间的瞬态电场进行了仿真分析,并采用高压电场传感器实际测量了模拟器工作区间内的瞬态电场强度。通过仿真分析得到工作区间的瞬态电磁场的分布规律：电磁脉冲电场强度由工作区间中心向两侧逐渐减小;随着高度的增加,电磁脉冲电场强度逐渐增大,从脉冲源到负载方向电磁脉冲逐渐减小。仿真和测试结果的比较表明,工作区间内的瞬态电场的均匀性、上升时间及持续时间满足GJB151A-97标准的使用要求。     

小型三维电场传感器设计与测试

目前电场传感器只能探测大气电场强度矢量一维或者二维方向分量,尚无法精确地反映空中电场强度大小。该文介绍一种结构新颖的小型三维空中电场传感器,由轴向(Z)和径向(X, Y)三路电场测量单元和驱动单元以及电路单元组成,用于探测电场强度的三维方向矢量。在地面实际测试中,传感器输出信号与电场强度的理论关系得到了验证,证明了三维电场传感器结构设计和检测方法的合理性。     

110kV交流输电线路地面附近工频电场横向分布研究

当高压输电线路投入运行后,其电磁现象会对环境产生一定影响。文中根据相关标准,基于等效电荷法和矢量叠加原理,以110 kV交流输电线路为例,计算并分析了距地1.5 m平面的工频电场横向衰减特性。结果表明,110 kV单回、110 kV双回逆相序交流输电线路地面附近工频电场横向分布特点为:随着与线路中心距离的增加,工频电场强度先逐渐升高,而后逐渐减小;110 kV双回正相序交流输电线路地面附近工频电场横向分布特点为:随着与线路中心距离的增加,工频电场强度逐渐减小,最大电场强度位于线路中心。当有同塔双回或者多回路线路穿越城镇居民区时,应尽量采用逆相序排列,从而达到有效减小线路下方电场的目的。     

MOSFET栅下碰撞电离与击穿研究

研究了场板终端技术对改善 MOSFET栅下电场分布和碰撞电离率的作用 ,结果表明 ,MOSFET在高压应用时 ,漏极靠近表面的 PN结处电场最强 ,决定器件的击穿特性。通过对实验研究与计算机模拟结果的分析 ,表明在不同的栅压下 ,此处场板长度的大小对栅下电场强度有直接的影响 ,合理地控制场板长度能有效地提高器件的击穿电压。     

A data complementary method for thunderstorm point charge localization based on atmospheric electric field apparatus array group

Data loss or distortion causes adverse effects on the accuracy and stability of the thunderstorm point charge localization. To solve this problem, we propose a data complementary method based on the atmospheric electric field apparatus array group. The electric field component measurement model of the atmospheric electric field apparatus is established, and the orientation parameters of the thunderstorm point charge are defined. Based on the mirror method, the thunderstorm point charge coordinates are obtained by using the potential distribution formulas. To test the validity of the basic algorithm, the electric field component measurement error and the localization accuracy are studied. Besides the azimuth angle and the elevation angle, the localization parameters also include the distance from the apparatus to the thunderstorm cloud. Based on a primary electric field apparatus, we establish the array group of apparatuses. Based on this, the data measured by each apparatus is complementarily processed to regain the thunderstorm point charge position. The results show that, compared with the radar map data, this method can accurately reflect the location of the thunderstorm point charge, and has a better localization effect. Additionally, several observation results during thunderstorm weather have been presented.     

长脉冲GW级HPM大气击穿时间分析

结合电子流体方程与Maxwell方程组,对单脉冲高功率微波(HPM)大气击穿过程进行仿真,采用时域有限差分方法(FDTD)并结合HPM自生等离子体的特征参数,仿真了不同压强和场强下单脉冲HPM自生等离子体的参量变化,分析了HPM频率为6.4 GHz时,不同场强、压强下的大气击穿时间,并开展了大气击穿实验加以验证。理论分析与实验结果表明,实验与理论分析结果一致,压强与场强的变化对大气击穿时间均有显著影响,原因在于场强和压强对大气击穿种子电子浓度的变化起决定性作用,进而影响大气击穿时间。场强为kV/cm量级时,大气击穿时间在10 ns量级,在相同的场强下,随着压强的增大,击穿时间会先减小再增加。相同的大气压强条件下,场强越高,大气击穿时间越短。     

大气湍流对激光传输的影响

为了研究大气湍流对激光传输的影响,以大气湍流的激光传输效应为基础,建立了激光到达接收面的光强分布模型.模型考虑了折射率结构常数、传输距离、发射面和接收面孔径以及湍流引起的光束展宽等参数,分析这些参数对接收面光强分布的影响,以此研究大气湍流对激光传输的影响,并提出降低湍流影响采取的措施.     

前栅极冷阴极器件中单根纳米线表面电场分布研究

利用静电场理论,对带栅极纳米线场发射冷阴极器件模型进行电场计算,在此基础上,进一步对器件几何参数以及电压对纳米线顶端表面电场的影响做了理论分析。结果表明,在纳米线低于栅极的情况下,纳米线顶端表面电场强度比其他点更强,随着离纳米线顶端距离的增加,电场急剧下降;栅孔半径、阴极与栅极距离的减小以及纳米线长度的增加,均使纳米线顶端表面电场大大增强,而栅极与阳极间距变化对顶端表面电场的作用很微弱;另外,纳米线顶端表面电场随栅极和阳极电压的增加而大幅度增强,尤其栅极电压的变化对纳米线顶端表面电场的影响更大。     

固定式边界层风廓线雷达TR组件相关故障分析

固定式边界层风廓线雷达是一部上视、晴空探测脉冲多普勒雷达,能实时探测大气三维风场,能不间断地提供被探测高度范围内的大气水平风场、垂直气流、大气折射率结构常数等气象要素随高度的分布。对固定式边界层风廓线雷达的组成、原理进行了简单的阐述,并着重介绍了关于固定式边界层风廓线雷达TR组件相关故障的发现和排除方法。     

磁约束放电的CO激光激发系数

采用磁约束放电CO激光模型研究在外磁场作用下:(1)放电系统电子的能量分布变化;(2)电子对振动态CO分子的碰撞激发几率;(3)CO分子振动平动,振动转动激发系数与磁场、温度的关系.研究表明,外磁场使原电场在电场方向上对电子作用变小,电子能量减小,并导致电子对CO分子的碰撞激发几率系数下降,而对V-V,V-T激发系数影响不大.     

地基SAR基坑微形变监测方法研究

地基SAR作为一种新型地面遥感技术,因其高精度、全天候、设站灵活、实时连续观测等特点,在微形变监测领域具有广泛的应用前景。在深入研究了地基SAR微形变监测关键技术问题的基础上,结合基坑监测特点,采用加权圆周中值滤波去噪,提高干涉图信噪比,削弱噪声引起的相位差;提出了基于PSC网的气象改正,减小气象扰动影响,削弱大气相位差。并将改进方法应用到基坑监测实验。实验结果表明,通过加权圆周中值滤波和PSC网的气象改正有效地削弱地基SAR基坑监测中噪声和大气引起的相位变化,实现了亚毫米级的监测精度。为验证地基SAR监测的准确性,利用高精度全站仪进行了同步观测,监测结果表明二者高度一致,进一步说明了地基SAR技术用于基坑微形变监测的可靠性和可行性。