电磁屏蔽室屏蔽等级和测量方法研究

电磁屏蔽室的屏蔽效能检测是衡量和判定屏蔽室等级的主要手段,因此正确选定其依据的屏蔽等级和测量方法的标准非常重要。文中对现行电磁屏蔽室屏蔽效能等级和测量方法的相关标准进行了梳理和对比,为在实际测量和确定屏蔽室等级时正确选定恰当的标准提出了可供参考的意见。另外结合工程实际,对屏蔽室单点与多点接地、绝缘、屏蔽门的设置等问题进行了讨论。

低频强磁场发生线圈电感系数的计算与测试

针对低频强磁场模拟试验设备中的磁场发生线圈为一大型疏绕螺线圈组,其电感系数难以利用现有公式计算的实际问题,采用理论公式计算该螺线圈组的自感,采用ANSYS有限元仿真计算其有效电感系数(包括自感和互感)。同时,将数值计算结果与实体螺线圈有效电感的测试数据进行了对比分析。研究结果已应用于低频强磁场模拟试验室磁场发生线圈的设计和其电阻、电器、电容脉冲电流激励电路参数的确定。

周期结构三维ADI-FDTD算法的UPML边界条件

为实现交变隐式时域有限差分法在周期结构电磁散射特性分析中应用,基于常规FDTD(finite-dif-ference time-domain)中的UPML(uniaxial perfectly matched layer)吸收边界条件,导出了适用于周期结构三维ADI(alternating-direction implicit)-FDTD算法的UPML迭代计算式,并对其特有的一类非三对角系数矩阵提出了解决方案。数值算例表明,在时间步长是常规FDTD时间步长的6倍时,匹配层反射误差仅-30 dB。同时,应用UPML的ADI-FDTD仍然能够保持无条件稳定,并有足够的计算精度和更高的计算效率。但受数值色散误差的影响,CFL(courant-friedrich-levy)条件数一般宜小于8。

爆炸震动对整体隔震电磁屏蔽室屏蔽效能的影响

为解决电磁屏蔽室在爆炸引起的地冲击震动下屏蔽效能严重下降的问题,结合自有专利技术的隔震器,设计建造了整体隔震电磁屏蔽室,并利用野外化爆试验及屏蔽效能测试,研究爆炸冲击震动对整体隔震电磁屏蔽室屏蔽性能的影响。测试结果表明,在累计装药量160 kg的多炮次爆炸冲击震动下,尽管输入的震动加速度峰值高达115 m/s2,但采取了整体隔震措施的屏蔽室底板加速度响应峰值仅18 m/s2,有效地减轻了冲击震动对屏蔽室的不利影响,实现了所设计的电磁屏蔽室屏蔽效能不出现较大损失,仍满足Ⅰ级屏蔽指标的要求。

贴片型FSS结构在防雷达伪装遮障基础布设计中的应用

为实现特定的伪装遮障面电磁散射特性,受频率选择表面与吸波材料复合技术的启发,提出了在均匀有耗介质布(伪装遮障的基础布)表面涂覆周期性导电薄层(如"十"字形、方形和耶路撒冷形)的设计思路。采用周期FDTD算法分析了垂直入射时此类结构的电磁散射特性,并最终提出了能够在2～18GHz范围内基本满足能量反射率在20%～25%、透射率<30%和吸收率>45%的介质布参数配置方案。

导电纤维编织伪装遮障基础布的电磁散射特性

建立伪装遮障基础布的二维平面周期结构模型,采用时域有限差分法计算两类导电纤维编织形式(正交和菱形)的基础布对入射雷达波的反射、透射和吸收系数。分析植入的纤维及其编织密度对结构散射特性的影响,并针对某一样网(含基网和装饰布)做数值模拟,分析比较计算结果和测试数据的异同。研究方法和结论可用于散射吸收型防雷达伪装遮障的设计。

电磁吸波材料中的阻抗匹配条件

电磁吸波材料研制中一个关键性问题就是匹配规律问题。根据电磁波与材料相互作用的原理,从电磁波在材料中传播的波阻抗关系出发,探讨并提出了电磁波在电磁吸波材料表面无反射吸收时的阻抗匹配条件,讨论了该匹配条件的物理意义,并应用电磁场数值方法验证了其正确性和适用性。该匹配条件简单明晰,它对于研制高水平的电磁吸波材料具有重要的指导作用。

宽带扫频RCS自动测量系统设计

根据雷达目标雷达散射截面(RCS)测量原理结合测试试验,建立了一套宽带扫频RCS自动测量系统。通过系统硬件、软件的合理设计,实现了三维宽带扫频RCS测试的自动化。在暗室环境条件下,通过背景噪声抑制技术、低散射支架技术、软件时域门技术和采用高精度金属球作为定标球等方法,显著提高了系统的测量精度,其扩展不确定度达到了0.92dB。经实际测试,满足设计要求,能够满足目标宽带RCS试验测试和理论研究的实验验证需要。

打击力测试传感器设计及试验研究

为解决锻锤打击力测试难题,文章采用孔辐剪切应变式结构设计技术,研制出用于打击力测试的传感器样机;系统地介绍了传感器结构设计基本原理及主要特性,对传感器进行了校准及碰撞试验台上的跌落冲击实测试验。结果表明,传感器具有较高的测试精度和良好的动力特性,能够实现打击力动态负荷的有效测量,不仅能用于锻锤设备的打击力测试,也可作为锻锤打击力检验工具或用于锻锤控制装置以提高锻打精度。

架空多芯电缆对高功率微波耦合特性研究

通过数值计算和试验研究地面附近有限长架空多芯电缆对高功率微波的耦合特性,为指挥工程中电缆耦合特性研究提供参考。数值计算和试验结果表明,架空多芯电缆对窄带高功率微波和超宽谱高功率微波具有耦合作用,不同芯线之间存在互耦,耦合特性受电缆接头处理方式、电缆长度、电缆类型、电缆与来波方向(极化方向)夹角、屏蔽层是否接地、微波频率等影响严重。数值计算和试验结果在规律上比较一致,证明了计算模型和试验方法的正确性和有效性。

人体免疫机制对重要基础设施系统级电磁防护的借鉴

开展重要基础设施系统级电磁防护设计是应对高功率电磁环境威胁的必要措施,电磁防护仿生思想为电磁防护问题提供了新的方法。为此,提出了借鉴人体免疫机制开展系统级电磁防护的思路。首先介绍了人体免疫系统所具有的层次性、免疫识别、免疫记忆、自适应性等功能特点,而后阐述了基于该机制的工程系统级电磁防护体系。该体系具有防护高功率电磁信号的3道防线,可对入侵的高功率电磁信号进行识别、预警和记忆。针对不同类型电磁信号,该体系可进行系统毁伤效应预估,配合后端的弹性防护机制,可为基础设施系统级电磁防护提供一种有效途径。

电源线纳秒级电磁脉冲骚扰防护模块设计

针对常用雷电浪涌保护器无法应对快上升沿电磁脉冲骚扰的问题,设计了一种针对电源线的纳秒级电磁脉冲骚扰综合防护模块。该模块使用时域瞬态抑制和频域滤波相结合的方法,将压敏电阻和瞬态电压抑制器（transient voltage suppressor,TVS）作为瞬态抑制电路的主要器件,并研究了中间去耦电感对两种器件配合的影响;滤波模块考虑了线上共模和差模电磁脉冲干扰的防护。试验结果表明,该模块综合发挥了瞬态抑制和频域滤波的优势,可有效将1.5 kV电磁脉冲信号限制到100 V以下,具有较理想的防护效果。

电磁脉冲防护器件性能测试用同轴夹具研制

测试夹具是电磁脉冲防护器件接入测试电路的必需装置。为此,分析了防护器件高功率电磁脉冲测试对测试夹具的要求,采用多段同轴结构的设计思路,研制了一种专用测试夹具。该夹具采用多阶缓渐变方案和错位补偿技术等;通过经验算式和软件仿真相结合的方法对各部分尺寸进行了优化设计,改善了其高频传输特性。矢量网络分析仪测试结果表明：在1 MHz^3 GHz频段内,该夹具具有良好的传输特性,电压驻波比（voltage standing-wave ratio,VSWR）均小于1.4;除部分频点外,反射系数小于-20 d B;此外,该夹具还具有耐压强度高、元件接入简单、可灵活拆卸等优点。该夹具可有效解决不同类型防护器件高压快脉冲注入下的测试难题。

大型疏绕螺线圈组磁场的仿真与测试

为解决低频强磁场模拟试验设备中磁场发生线圈为一大型疏绕螺线圈组,其磁场分布无法利用现有的适用于密绕情形公式进行计算的实际问题,采用Ansys仿真对其磁感应强度及其均匀性进行了计算和分析,并结合试验测试进行了验证。研究结果表明,低频强磁场模拟试验系统为相关技术指标和磁场受试空间的确定提供了直接依据。

纳秒脉冲下典型钳压型浪涌防护元件的响应特性

为研究以压敏电阻和瞬态抑制(TVS)二极管为代表的典型钳压型浪涌防护元件的纳秒脉冲响应特性,为电磁脉冲干扰防护元件的选型提供科学依据,分别基于百ns和2ns上升前沿电磁脉冲直接注入的方式,实验测试并对比分析两类元件在不同脉冲上升沿时间、电压幅值等情况下的响应差异,并阐明产生过冲响应差异的物理机理。结果表明:两类防护元件的响应时间均与注入纳秒脉冲上升沿时间有关,且随着上升沿的增加而变长,其中TVS二极管在相同上升脉冲情况下具有更为敏感的响应速度;当注入脉冲电压幅值增加时,PN结热积累加快,击穿速度加快,元件响应时间更短,相比于TVS稳定的钳位幅值,压敏电阻在钳位幅值附近处振荡明显;当快速脉冲到达时,压敏电阻和TVS二极管响应曲线在钳位幅值稳定前均发生过冲现象,并且两类防护元件的过冲电压均随着注入脉冲幅值的增加而增加;尽管钳位电压幅值由自身防护特性决定,但在相同注入脉冲条件下,同类不同型号的防护元件过冲电压几乎相同,通常压敏电阻过冲电压小于钳位电压,而TVS二极管则相反,并且随着钳位幅值变小,过冲电压与钳位电压的比值变大,这意味着过冲现象对低压TVS二极管性能影响更为严重。

L波段高功率微波对计算机的损伤效应试验研究

高功率微波能对计算机等电子信息设备产生不同程度的损伤。利用高功率微波模拟试验系统,研究了L波段高功率微波对计算机主机和显示器的损伤效应,通过改变微波源和计算机设置,得到了损伤规律,分析了损伤机理,确定了受试样本的损伤阈值,并通过三参数威布尔函数法拓展得到了计算机类设备的损伤阈值范围。研究结果为计算机等电子信息设备对高功率微波的防护技术研究和防护标准规范制定提供了数据支撑和参考依据。

低频脉冲磁场对屏蔽体耦合特性的试验研究

低频脉冲磁场对屏蔽体的耦合效应与低频磁场自身参数、屏蔽体尺寸、材料特性及屏蔽体结构有关,作用过程比较复杂,实际耦合强度和规律应以试验研究结果确定。目前关于时变磁场的研究成果主要集中在单频磁场、快沿磁场等方面,而且效应试验研究较少。针对此种情况,文章选取钢板、纯铁板和铜板等几种常用的金属材料,制作了相应的屏蔽体缩比模型,利用低频脉冲磁场模拟试验系统研究了两者的耦合规律,分析了电磁参数等因素对耦合特性的影响,在一定程度上弥补了目前研究成果的不足。

低频宽脉冲电场模拟器研制与性能测试

为有效模拟地面核爆炸源区电磁脉冲电场环境,通过理论分析和PSpice电路仿真确定了模拟器结构尺寸参数,利用CST软件对模拟器辐射场特点进行了仿真模拟;对具体设备进行了设计加工,研制了一套低频宽脉冲电场模拟器,并测试了模拟器的性能指标。结果表明:实测波形与理论和仿真结果具有较好的一致性,研制的模拟器可实现最快上升时间<10 ns、脉宽>1 ms、最高峰值场强100 kV/m、1.6 m×1.6 m×1.6 m (长×宽×高)空间场强不均匀度<10%的辐射场环境。该模拟器的研制为下一步设备效应试验的开展提供了平台。

低频脉冲磁场作用下计算机效应的试验研究

低频脉冲磁场是一种常见电磁干扰源,可以在雷电放电、地面核爆炸及生产生活等多种活动中产生,具有低频、低阻和时变等多重特性,可通过直接穿透和磁电感应作用于计算机系统上,对其产生干扰或毁伤.为确定低频脉冲磁场对计算机系统的效应规律,文章利用螺线管脉冲磁场模拟装置,开展了低频脉冲磁场作用下联想品牌计算机(包括2款台式机和一款笔记本)效应的试验研究,得到了扰乱阈值和效应规律,分析了磁场特征参数与效应现象的关系,并与相关研究成果进行了对比.其中脉冲磁场上升时间在数μs至数百μs之间,磁感应强度最大约70mT.研究结果符合理论预期,并与现有成果逻辑关系一致,可为计算机系统及相近设备的低频脉冲磁场防护提供参考和依据.

程控电话交换机宽脉冲电场辐照效应

为分析宽脉冲电场对程控电话交换机设备的干扰规律及作用机理,构建了宽脉冲电场辐照试验系统,开展了典型程控电话交换机设备辐照效应试验,分析了效应规律和干扰机理。结果表明:一定条件(上升时间不小于10 ns、脉宽大于1 ms)的宽脉冲电场可以对电话机和交换机设备造成干扰,但即使达到100 kV/m场强条件下均未出现毁伤现象;对于电话机和交换机而言,辐射场直接作用和线缆耦合共同导致了干扰现象的发生;线缆的影响需要受到重视,其摆放方向与辐射场极化方向一致时,干扰更为严重;相对于电话机而言,相同条件下交换机更容易受干扰;上升时间和电场强度是影响干扰程度的两个最主要因素。