回击速度对雷电电磁场近似关系的影响

为了探索雷电回击通道底部电流与回击电磁场之间的关系,基于TL模型在近场区和远场区对雷电电磁场近似表达式进行了推导,在此基础上研究了回击速度对底部电流和雷电电磁场之间近似性的影响。研究结果表明：在近场区电磁场与底部电流之间的差异主要集中在峰值部分,而在远场区二者之间的差异主要集中在峰值过后的下降沿部分,但无论在近场区还是远场区,二者之间的偏差均会随着回击速度的增大而减小,当回击速度接近光速时,二者波形几乎完全重合。在v=c时基于不同的电磁场成分对电磁场与底部电流之间的关系进行了推导,结果显示当v=c时近场近似与远场近似将统一为一个相同的表达式,且此表达式在推导过程中不存在任何近似,进一步证明了当v=c时,无论在近场区还是远场区地表电磁场波形与底部电流波形完全一致。     

基于IEC标准雷电后续回击电磁场的计算

基于IEC标准雷电回击电流,用击穿电流和电晕电流两种成分对雷电后续回击标准电流进行拆分拟合.用一种新型脉冲函数表示回击中击穿电流,电晕电流用双指数函数表达.然后基于DU模型,合理地选取了两种电流成分的放电时间常数,并对雷电标准后续回击电磁场分布进行了计算,计算结果比较符合雷电回击电磁场测量波形的四个特征.     

雷电斜向放电通道电磁场建模及计算

基于传输线模型,通过将柱坐标系进行旋转变换,建立了斜向放电通道电磁场模型;采用脉冲函数加双指数函数作为通道底部电流,从垂直放电通道电磁场的表达式中推导出斜向放电通道电磁场的计算公式;基于斜向放电通道电磁场模型,研究了不同角度对不同场区地表回击电磁场的影响,认为雷电放电通道越倾斜,雷电流对地面电磁场的影响就越明显。研究了不同回击速度对不同场区地表回击电磁场的影响,结果表明回击速度对电磁场的影响较为明显。     

通道高度对雷电回击电磁场的影响研究

主要研究了雷电回击通道高度对回击电磁场的影响,同时选取不同通道高度基于BG、TL、MTLE、MULS和TCS五种雷电回击模型计算了雷电回击在不同水平距离产生的地面电磁场,指出了国外文献计算回击电磁场时在选取通道高度方面存在的问题,并作出了合理的解释。     

人工触发闪电的先导磁定位与电流反演

为进一步分析人工触发闪电直窜先导的放电过程及其电流特征,建立了闪电通道双站交叉磁定位的方法.该方法利用低灵敏度磁场回击时刻及高灵敏度磁场直窜先导过程的磁定向(magnetic direction finding,MDF)结果,采用双站交叉对直窜先导的放电通道进行定位.人工触发闪电试验观测数据表明,定向结果误差范围在2％...     

云—地闪电地面水平电场在不同回击速度和地电参数时的波形特性

针对地闪电磁脉冲计算在广域和高精度方面存在的难题,采用非均匀网格划分技术对均匀网格时域有限差分法进行改进,所提出的非均匀网格时域有限差分法适合广域地闪电磁脉冲计算.计算了100 km以内的地闪地面水平电场(Er),揭示了Er随回击距离变化所体现的波形变化规律.同时分析了大地电导率(σ)和回击速度(v)对该距离内Er的影响.结果表明:Er在2km内呈单极性脉冲,500m内在首次脉冲后出现过零现象且距离越远该现象越明显,50～100km内呈双极性连续脉冲;Er的脉冲幅值、半峰值宽度、脉冲宽度、过零幅度均随σ增大而减小,σ≤2.5×10-3 S/m时尤为明显;v对Er的影响随距离增大明显增强,100m以外的脉冲幅值和10km以外的过零幅度随v增大有明显提高.     

LEMP 空间表达式求解及分布规律研究

利用偶极子理论对Maxwell方程组进行了求解,得到了垂直通道与斜向通道模型的雷电电磁场解析表达式。基于此表达式分析了不同高度处雷电电磁场的空间分布规律。研究结果表明,在垂直通道与斜向通道模型中,垂直电场和磁场受观测点高度的影响随水平距离的增加而减小,但是对水平电场而言,在垂直通道模型中其初始峰值随着观测点高度增加而增加,在斜向通道模型中,当观测点在通道下方时电场峰值随着观测点高度的增加而增加,当观测点在通道上方时高度越高电场峰值越小。     

云—地闪电地面水平电场在不同回击速度和地电参数时的波形特性

针对地闪电磁脉冲计算在广域和高精度方面存在的难题,采用非均匀网格划分技术对均匀网格时域有限差分法进行改进,所提出的非均匀网格时域有限差分法适合广域地闪电磁脉冲计算.计算了100 km以内的地闪地面水平电场(Er),揭示了Er随回击距离变化所体现的波形变化规律.同时分析了大地电导率(σ)和回击速度(v)对该距离内Er的影响.结果表明:Er在2km内呈单极性脉冲,500m内在首次脉冲后出现过零现象且距离越远该现象越明显,50～100km内呈双极性连续脉冲;Er的脉冲幅值、半峰值宽度、脉冲宽度、过零幅度均随σ增大而减小,σ≤2.5×10-3 S/m时尤为明显;v对Er的影响随距离增大明显增强,100m以外的脉冲幅值和10km以外的过零幅度随v增大有明显提高.     

雷电回击速度非单调变化对电场波形的影响分析

针对回击速度的非单调变化,采用回击通道分段的思想,建立了速度非单调变化条件下的回击工程模型,并检验了该模型的有效性与准确性.基于变速度的回击工程模型,分析了回击速度非单调变化对电场的影响,发现回击速度主要通过影响电场辐射场分量来改变回击电场波形,并导致回击电场出现次峰现象.文中还分析了回击速度的不同变化趋势对电场波形的影响和速度峰值所在高度不同时电场的变化规律.结果表明:当速度峰值所对应高度不变的情况下,回击速度增长越快,电场曲线次峰的上升段越陡;速度衰减越慢,次峰之后的凹陷程度越不明显;速度峰值所在高度越低,电场次峰出现越早,表明回击速度的变化对回击波形的精细结构有显著影响.通过建立变速度的回击工程模型,可加强对电场波形精细结构的理解与认识.     

一种基于电流导通比率的SPICE模型

通过引入电流导通比率因子α(IA)模拟器件导通过程中电导调制效应的强度变化,并结合MOS控制晶闸管(MCT)的工作机理建立一种SPICE电路仿真模型.利用电流导通比率因子α(IA)不仅有效简化闩锁效应分析过程,而且直接量化导通压降和电流的关系,便于结合器件工作机理建立SPICE模型.最后,对该模型进行静态I-V特性和R...     

雷电电磁脉冲模拟研究

根据雷电在远场产生的电磁辐射场具有平面波的性质 ,提出了一种由冲击波发生器和平行板横电磁室 (PPTC)组成的简易远场雷电电磁脉冲 (LEMP)模拟装置 ,实现对远场雷电电磁脉冲辐射场的模拟 ,并依照 IEC标准用试验验证了该装置的可行性。在此基础上 ,利用此装置对典型电火工品 (EED)进行了辐射试验。     

地闪弯曲通道在不同观察尺度下的回击电磁场特征分析

基于偶极子法建立了弯曲通道中任意倾斜通道段产生雷电回击电磁场的三维计算模型, 给出了空间倾斜通道微元在柱坐标系下激发电磁场的解析表达式, 以此为基础, 研究了弯曲地闪通道的观察尺度对首次回击和后继回击电磁场计算的影响.结果表明:通道弯曲是导致雷电回击电磁场波形出现振荡的直接原因, 无论是首次回击还是后继回击, 近区电场基本上不会因为通道弯曲而出现振荡, 通道弯曲及其观察尺度也基本不会影响所计算回击电磁场初始峰值(近场区和过渡场区的电场波形为初始拐点)的上升时间, 但会影响回击电磁场波形的初始峰值(或初始拐点)、波形的振荡起伏程度以及波形的频谱能量分布, 且通道的观察尺度越小、观测点的距离越远、通道回击电流的上升时间越短, 对应回击电磁场波形中的振荡起伏越明显.     

斜向通道地表雷电电磁脉冲场分布规律研究

通过分解电流微元偶极子并求解Maxwell方程组,得到了斜向通道雷电电磁脉冲(Lightning Electromagnetic Pulse,LMEP)场解析表达式;基于此斜向通道模型,研究了不同方位角和回击速度时的雷电电磁场分布规律.结果显示：近场区电场分量随方位角的变化规律要受到放电通道倾斜程度的影响,但是其他场区的电场分量和任意场区的磁场分量初始峰值均会随方位角的增加而减小;当回击速度改变时近场区电磁场分布规律保持不变,但在中间场和远场区电磁场初始峰值将随回击速度的增大而增大.     

飞机舱内雷电电磁环境仿真研究

为了进一步提高飞机舱内电子设备对雷电间接效应的防护能力,依据SAEARP5412等相关标准的规定,以飞机舱内电子设备所在位置的电磁环境为研究对象,建立了雷击时飞机舱内电磁环境的仿真模型,对仿真参数进行了设置.仿真比较了雷击飞机时不同舱室内的耦合场,并获得了舱内电子设备所接线缆的瞬态耦合电流.仿真结果表明:同一放电通道下驾驶舱内的耦合场最强;舱门处定义了缝隙结构以后,舱门附近的电场和磁场强度都增大;同轴线缆有较好的屏蔽效能,在飞机遭受雷击时,可以有效避免芯线产生较大的瞬时感应电流研究结果对飞机舱内电子设备的雷电防护具有一定的指导意义.     

基于MC33879的电磁海流计励磁电路设计

MC33879是Freescale公司生产的8通道单8路串联开关。设计了基于MC33879的电磁海流计的励磁信号产生电路,并给出了具体的硬件电路设计和系统软件流程图。电路设计具有结构简单,易于控制的优点。     

用MCP 方程求解雷电分支通道辐射电磁场

在雷电科学研究和雷电防护技术开发中,闪电通道电磁场辐射特性建模一直是人们关注的重点。人们常采用理想垂直通道进行建模,用各种解析和数值方法得到较为有效的结果,而研究带分支通道等精细通道结构的则较少,因而垂直模型得到的场可能和实际测得场有一定偏差。文中基于运动带电粒子(MCP)方程计算了雷电分支通道的回击电磁场,分别计算了辐射场、速度场与静电场分量以及总场。结果发现分支通道的存在导致了次峰值的出现,波形与观测点位置、回击速度、分叉点高度等参数有关,运动带电粒子速度矢量的改变正好契合这一特点,更能体现回击过程中的物理特性。相比于偶极子求解方法,该方法避免了回击电流的微分运算,是一种高效分析雷电通道辐射场的方法。     

移动通信铁塔直击雷电流分布的研究

为研究雷击移动通信基站铁塔的电流分布特性,提出了一种全新的电路方法,创建了一个描述铁塔及其接地网构成的网络系统的电路模型。分析了铁塔上的雷电流分布及铁塔的冲击阻抗特性。仿真表明:铁塔及天线电缆屏蔽层上的雷电流分布情况与铁塔结构及雷击位置有关,但几乎不受大地电阻率的影响;而且,任意位置的直击雷在接地网对称位置的接地体上产生几乎相同的入地电流;"铁塔—接地网"网络的整体电阻和电抗随雷击点距地面高度的增加会有略微增大,其中电抗的变化比电阻的略大。研究成果为雷电防护设计提供了重要参考。