高功率电磁脉冲、强电磁效应、电磁兼容、电磁易损性及评估概论

简要介绍了强电磁脉冲环境及效应等方面的研究内容和进展状况,讨论了强电磁效应和评估与一般的电子战、电磁干扰、子系统之间的电磁兼容等之间的共同性和差异,并简要介绍了电磁防御的措施。

集成电路器件微波损伤效应实验研究

主要介绍了微波脉冲参数变化对集成电路器件微波易损性的影响。实验表明:集成电路器件损伤功率阈值随着微波频率的增加而增大,随着脉冲重复频率的增加而减小。随脉冲宽度的变化较为复杂,总体是随着脉冲宽度的增加损伤功率阈值逐渐降低,但存在一拐点区域(约100ns),在此区域后,脉冲宽度增加但器件损伤功率阈值变化不甚明显。器件损伤功率阈值基本呈正态分布,且方差较小,因此,器件的损伤概率近似于0～1分布。

光电子发射引起的柱腔内系统电磁脉冲的模拟

用时域有限差分法结合PIC粒子模拟方法,对光电子发射引起的圆柱腔内电磁脉冲现象进行了模拟,并对单能电子发射时电场的空间分布和系统电磁脉冲波形特征进行了分析。利用粒子抽样和间隔时间粒子注入的方法,得到了特定电子发射谱下的计算结果,并与非抽样方法所得的结果进行了比较。计算结果显示,采用该方法后,噪声略有增加,但计算要求的条件大大降低,计算的粒子数有效地减少,适用于3维粒子模拟计算;计算结果还显示,发射电子能谱越高,注量越大,表面电场区与饱和电场区的长度越短。

8毫米波辐照鼠皮肤损伤观察及温升仿真

采用苏木精-伊红(HE)染色法对8毫米波辐照不同时间的小鼠皮肤组织切片染色.结果表明随着辐照时间的增加,组织损伤也在逐步加深.建立了考虑血流灌注和水分蒸发失热的一维生物热传导模型,数值计算得出动物表皮温升,计算结果与实验测定结果吻合较好.进一步计算得到了不同辐照时间,动物皮肤不同深度的温升.理论计算和实验相结合,得到了温度与组织损伤之间的关系,结果表明当组织温度上升约16℃时,可以引起组织形态的明显变化.

带负载导线的电磁脉冲响应数值方法研究

现有的细导线算法[1,2,3]只能处理导线两端开路情形,在其基础上提出了一种修正的方法,该方法可以用来计算细导线两端带有负载时电磁脉冲对导线的响应,负载包括电容和电感。在该方法中,导线被分成理想导线、负载和地三个部分,分别用不同的偏微分方程描述,并得到可直接进行计算的差分方程。使用该方法给出了一计算实例,并对计算的结果进行了分析。

带阻性负载细导线对电磁脉冲响应的有限差分算法

在原始的FDTD细线算法基础上,把带负载细导线模型分成导线、电阻和吸收三个部分,分别用不同的偏微分方程描述,使其可以处理两端带有纯电阻性负载细线电磁脉冲散射问题,进而得到电阻负载上消耗的总能量及对应的功率消耗。用该方法计算得到的结果与文献结果进行了比较,证明了该方法的有效性。最后用此方法对一种典型情况进行了计算,并对结果进行了分析。该方法是对 FDTD方法中细线算法的补充和提高,经过修改也可以用于非阻性负载的情况。

高功率毫米波辐照鼠疼痛阈值及应激反应

高功率8 mm波辐照时,大小鼠均产生热应激反应,依次经历平静期、警戒期、相持期和衰竭期。鼠的热痛阈值温度为(43.1±1.8)℃,这一阈值与鼠的质量、初始温度、辐照功率密度等无关。辐照3 s时:辐照功率密度为3.5 W/cm2时体表温升为(8.4±1.0)℃;辐照功率密度为7.0 W/cm2时温升为(21.1±3.0)℃。实验还测定了警戒期持续时间,结果表明动物应激反应的剧烈程度与警戒期持续时间相关。建立了小鼠警戒期持续时间与小鼠体表面积、有效辐照面积、辐照功率密度之间的关系,并将这一实验结果推广到大鼠。

在高功率毫米波暴露下大鼠和小鼠的致伤和致死实验观察

使用高功率8mm波源，实验观察了在平均功率密度P0≈3．5W／cm^2，不同暴露时间、不同暴露部位条件下，对小鼠和大鼠的致伤和致死情况。实验发现，高功率8mm波暴露下大鼠和小鼠的致伤特点类似于不同程度的烧伤，而眼睛、耳朵等器官易受永久性的损伤。致死实验发现，体重10～200g的大、小鼠由高功率毫米波致死时吸收的能量W与体重m有着较好的线性相关性。

被测对象温度呈现空间分布时的红外测温偏差研究

本文研究了红外测温仪测温视场内,对象温度有空间分布时对红外测温结果的影响。利用点热源检测了红外测温仪视场的特征,提出了红外测温仪视场采温平均权重函数的概念,然后通过实验证明了红外测温仪视场区点热源温度的加权可叠加性。根据测得的本实验条件下的权重函数,分析了在几种温度分布情况下,测量结果与真实结果的偏差程度。理论及实验证明,可以用对红外测温仪测量值进行修正的办法来减小因视场内温度有空间分布引起的测量偏差。

一种基于密度核估计的最大熵方法

针对未知概率分布类型的测量数据,采用最大熵方法可以确定被测量含有最少人为主观假设的概率分布.但经典最大熵方法由于其密度函数的数学形式导致全局优化难度较大,计算结果难以满足概率密度函数基本性质,需要截断及归一才能使用.本文通过引入概率密度核估计方法,对最大熵方法进行了改进,简化了计算过程,并证明了改进后计算结果能够满足概率密度函数基本性质,最后通过算例说明了该方法的有效性.

不同高度强爆炸早期火球数值研究

为评估强爆炸的毁伤效应,采用一维球对称辐射流体力学方程组,数值研究了不同高度强爆炸早期火球阵面、弹壳冲击波的形成发展过程,对计算结果进行了相似律分析。结果表明:随爆炸高度增加,火球阵面、弹壳冲击波扩张速度加快,火球扩张过渡阶段开始结束位置及持续范围增加,火球中心温度下降加快,辐射能量降低过程变慢;在火球阵面以冲击波扩张传播以后,火球阵面参量基本满足爆炸相似律。

X光导管传输特性的蒙特卡罗模拟

X光在导管中的传输性能是设计X光透镜的基础。在研究X光导管传输理论基础上,建立了X光在导管中传输的射线跟踪方法,编制了蒙特卡罗模拟计算程序。对具体的模型,计算给出了导管的传输效率随X光源与导管入口面的距离、导管直径和曲率半径的变化关系。模拟表明:直圆柱导管的传输效率随导管直径增大而减小,随X光源所在平面与导管入口面之间的距离增大而增大;弯曲圆柱导管的传输效率随其曲率半径的增大而增大,当曲率半径趋向无穷大时,X光在弯圆柱导管的传输效率趋向于直圆柱导管的传输效率。利用编制程序计算得到的传输效率与实验结果符合较好。

高功率毫米波辐照大鼠失能效应的脑电观察

使用高功率8毫米波辐照清醒的大鼠,同时测量其脑电图。用小波进行多分辨分析,将脑电信号分解成各个节律信号,分析其变化。辐照时,大鼠出现了非节律性的高幅δ波,而且在慢波中夹杂着癫痫样放电,这说明大鼠在受到辐照时产生高度节律紊乱,提示了其受到强烈刺激而进入失能状态。大鼠受到辐照时失能期为辐照第(1.3±0.5)s到(17.2±2.3)s,辐照于30 s时结束,第(62.7±2.6)s时,其脑电图开始恢复。结果表明:大鼠受到高功率毫米波辐照时最佳失能发生在表皮温升较快、表皮损伤较轻的时候,过长时间的辐照不会延长其失能时间,反而会导致其损伤加大。因此,应用高功率毫米波的失能效应时须控制一定剂量。

脉冲电场与牛血清白蛋白相互作用的同步荧光光谱和拉曼光谱比较研究

应用同步荧光光谱和拉曼光谱研究了脉冲电场与牛血清白蛋白的相互作用。同步荧光光谱研究表明,脉冲电场对牛血清白蛋白的发射荧光光谱强度产生影响,降低了处于其活性部位的色氨酸和酪氨酸残基的发射荧光强度。拉曼光谱进一步验证了这种实验结果。两种实验表明:脉冲电场改变了处于牛血清白蛋白活性中心的芳香族氨基酸所处的微环境,进而表明了蛋白质的构象发生了变化,从而影响它的生物学功能。

拉曼光谱法研究不同环境温度下脉冲电场对胰岛素二级结构影响及理论模型分析

近年来,弱电磁辐射生物效应已受到人们的普遍关注。前期研究发现脉冲电场与环境温度对胰岛素分子的构象产生协同效应。因此,文章首先应用拉曼光谱法研究了不同环境温度下脉冲电场对胰岛素分子二级结构的影响,得到胰岛素分子α螺旋结构含量的变化;并运用蛋白质螺旋-线团结构转变模型对实验结果进行定量分析,得到的理论模型可以较好地刻画不同环境温度下,脉冲电场对胰岛素分子α螺旋结构含量的影响。脉冲电场的作用及热力学环境的改变,使蛋白质螺旋结构向无规线团结构发生转变,可以解释脉冲电场作用下,胰岛素分子α螺旋结构含量随环境温度升高而下降的原因。研究结果为进一步研究弱电磁辐射对生物大分子二级结构的非热效应机理提供了一定的实验依据及理论参考。

模糊神经网络系统在微波效应数据处理中的应用

描述了建立神经网络驱动的模糊系统的基本过程 ,结合部分微波效应数据建立了一个小型的效应预测评估模型。对应于学习样本 ,给出了网络输出值与样本输出真实值的比对情况 ,并对部分非学习样本输出值进行了预测 ,由对比情况可知 ,网络系统基本能够再现原始数据的真实面貌 ,并能对未知事件有一定的预测能力 ,作为一种效应数据处理方法 ,模糊神经网络系统具有一定的潜在应用价值。

对数正态分布场合下产品加固性能的Bayes评估方法

总结了评估产品抗辐射能力实验中常常遇到的三类数据.针对产品抗辐射能力服从对数正态分布、实验样本数据为成败型实验数据的情形,运用Bayes方法给出了在小样本情况下,产品平均抗辐射能力大于给定指标要求的后验概率的计算方法以及在给定置信度下产品平均抗辐射能力置信下限的计算方法.讨论了未知参数先验分布的确定方法,并给出了评估方法的具体例子.

高功率脉冲微波细胞生物效应中脉冲个数与效应的关系研究

研究了不同脉冲个数的2.71 GHz和9.33 GHz脉冲微波作用于IAR20鼠肝细胞和L-02人肝细胞所导致细胞增殖变化的生物效应,并对实验结果进行分析,通过拟合得到了脉冲个数与脉冲微波非热生物效应之间的剂量效应关系。在本实验范围内,脉冲微波辐照细胞后,细胞增殖率随脉冲个数的增加而呈近似e指数衰减规律,并且在脉冲个数达到一定值时,趋向饱和。

不同当量强爆炸早期火球现象的数值模拟

采用一维球对称辐射流体力学方程组,研究了不同当量强爆炸早期火球阵面、冲击波的形成发展过程,对计算结果进行了相似律分析。结果表明,随爆炸当量增加,火球阵面、冲击波扩张速度加快,火球扩张过渡阶段开始结束位置及持续范围增加,火球中心温度下降变慢;在火球阵面以冲击波扩张传播以后,火球阵面参量满足立方根相似律。

导电织物电磁屏蔽特性的数值计算

采用绝对稳定的时域有限差分法,结合完全匹配层(PML)吸收边界条件,计算了由直径为微米量级导电纤维构成的织物对TEM波的屏蔽.考察了织物的几何参数、纤维的电磁参数和入射场极化方向与屏蔽效能(SE)之间的关系.在此基础上,对薄膜和织物的电磁屏蔽特性进行了对比分析.用我们研制的新型导电纤维编织的织物样品进行了测量,结果和数值计算符合较好。