高灵敏微波载荷卫星出舱电缆及舱体屏蔽的EMC设计

针对高灵敏微波载荷卫星对舱板电磁屏蔽效能的高需求与出舱电缆对舱体屏蔽效能巨大破坏性之间的矛盾,文章首先提出航天器理想舱板(无出舱电缆)的电磁屏蔽效能分析方法,给出提高对于1 GHz以上干扰电磁波屏蔽效能的设计原则;然后分析出舱电缆成为影响航天器外舱板对P波段(150 MHz~1 GHz)电磁波屏蔽效能主要因素的机理,给出干扰电流与干扰场强关系计算公式;最后给出出舱电缆及舱体屏蔽的电磁兼容(EMC)设计方法,提出用接地电阻测量法验证出舱电缆屏蔽皮接地的有效性,为总体总装EMC实施找到关键控制手段,并通过整星试验数据确认此方法能有效提升整星EMC试验效率。

霍尔效应实验自主分层次教学探究

为了解决2023版《理工科类大学物理实验课程教学基本要求》中分层次教学要求与现有仪器设备不完全匹配问题,我们结合本校实际探索了一条低投入高效能的自主化分层次实验教学途径。本文以霍尔效应实验自主化分层次教学实践为例,探究了如何在现有B层次的实验仪器上,细挖深究结合动手改造,开展C层次研究性实验和D层次设计性实验。在霍尔效应副效应研究性实验中,我们评估了所有效应的阶数,并定量测量了副效应引起的附加电势差;在角度传感器设计性实验中,我们完成了基于霍尔效应的角度传感器设计,并发展了一套两参量最小二乘法误差处理方法。自主化分层次实验教学有助于因地制宜地开展实验教学改革,提升实验教学质量。

基于集成光学的兆伏每米强脉冲电场传感器研制

针对兆伏每米(MV/m)强脉冲电场的测量需求,设计并研制了基于集成光学的共路干涉仪(CPI)小体积宽带脉冲电场传感器。基于电光效应及电光调制原理,建立了传感器的幅度和频率响应传递函数,分析了集成光学探头的接收特性,并推导了探头灵敏度和带宽随波导长度的关系。设计了适用于MV/m量级脉冲电场测量的纯光学非金属CPI传感器,提出了利用晶体宽度对测量灵敏度调控的方法,使得设计的半波电场提高了2倍以上。研制的无源探头体积小于20 mm×10 mm×5 mm、理论带宽大于4 GHz、最大测量幅度大于1.2 MV/m。研制的传感器在高空电磁脉冲(HEMP)、雷电电磁脉冲(LEMP)及脉冲功率等领域具有应用前景。

基于铷原子系综的等温剩磁检测系统研究

等温剩磁(isothermal remanent magnetization,IRM)是物质磁性测量分析的重要研究内容之一.然而,常用的等温剩磁测量系统因测量灵敏度低、体积庞大且维护成本高等问题无法满足实际使用要求.因此,设计并研制测量精度高且便于使用的小型化等温剩磁检测系统成为必然,其中,基于铷原子系综的磁场测量技术具有灵敏度高、易小型化等优点.利用该磁场检测技术,设计并搭建了等温剩磁检测系统,着重介绍了磁化装置、剩磁检测装置等核心部件的设计方案,并成功地对采自华东师范大学闵行校区樱桃河附近表层土壤进行了检测,实现了该土壤等温剩磁曲线的测量.研究表明,该系统操作容易且便于维护,在环境磁学、地质勘探和生物磁场测量领域有很重要的应用前景。

脉冲涡流检测在核电厂管道的应用

[目的]为了提高换热效率,核电厂的凝结水管线、主给水管线、疏水管线及部分抽气管线管道外侧均加装了包覆层,目前对于铁磁性管道的检测手段主要为常规超声技术及超声导波技术。上述检测技术受限于检测环境及前提条件,检测难度较大。文章旨在提高带保温层管道的检测效率,丰富技术手段,缩短检修工期,提高核电厂经济效益。[方法]通过研究核电站低频电磁干扰下脉冲涡流检测方法的可行性和可靠性,利用感应电压测量值与计算值建立最优化参数反演问题,并结合参数之间的耦合关系式,根据管道脉冲涡流场时域解析解的基础上,建立感应电压测量值与计算值特定关系式,建立最优化参数反演问题,并结合参数之间的耦合关系式,提出1种针对核电厂带保温管道在役运维的脉冲涡流检测技术。[结果]利用文章提出的铁磁管道相对壁厚脉冲涡流检测方法对核电厂在役样管进行检测,并将检测结果与常规超声检测结果进行对比,得出二者检测结果误差在5%左右。[结论]脉冲涡流检测结果可靠,适用于核电厂铁磁管道壁厚腐蚀减薄的无损检测与评估。

线圈放置方式对脉冲涡流检测的影响分析

[目的]核电厂汽水管线一般在管道外壁加装保温层,从而提高换热效率。目前对于铁磁性管道的检测手段主要为常规超声及超声导波,检测前需要将管道外壁保温层拆除,导致检测工期延长,人力成本增加,无法达到核电厂高质量发展的要求。核电厂脉冲涡流技术的应用可以省去保温层的拆装,实现不停机在线筛查。检测线圈的放置方式对缺陷的检出能力是脉冲涡流技术重要指标。[方法]文章利用ANSYS中的Maxwell模块进行管件建模及仿真,分别设计同轴式与垂直式检测线圈,保持提离距离、材料一致及其他条件一致下,模拟脉冲涡流对平底缺陷的检测能力。选取核电厂样管进行同轴式与垂直式脉冲涡流测试,将脉冲涡流(Pulsed Eddy Current Testing,PECT)测试结果与超声测厚进行复核,对比两种线圈放置方式对脉冲涡流检测的影响。[结果]研究表明:垂直式线圈相对于同轴式线圈对缺陷检出效果更佳。[结论]核电厂脉冲涡流技术的应用对脉冲涡流技术在核电领域实施具有重要意义。

提升电磁兼容性(EMC)检测报告规范性与专业性的分析与建议

电磁兼容性(EMC)是电子电气产品的通用质量指标之一。本文通过分析EMC检测报告中所需的通用要素,梳理EMC检测机构运行过程中的常见风险,分析内外部评审对报告质量抽查中发现的问题,并以集成电路辐射发射检测报告为例,分析了EMC检测报告的主要技术参数和关键点,旨在为提升EMC检测机构质量服务效能,以及EMC检测报告的规范性和专业性提供参考。

基于相干布居囚禁的毫特级磁场测量方法研究

提出了一种基于相干布居囚禁原理的毫特级磁场测量方法,通过线偏振激光与^(87)Rb原子相互作用,得到磁场下因核自旋引起分裂的CPT共振信号,并根据分裂开的两个CPT共振信号进行磁场测量,该方法可以消除高次塞曼效应引起的非线性误差,从而提高磁场测量的准确度,可为量子化毫特级恒定磁场标准的建立提供了一种新的技术方案。

基于量子测量技术的磁学计量发展概述

针对磁学量子测量技术发展历程,以及各国基于量子磁强计建立的磁学量子计量标准能力,研究了已在磁学计量标准量子化应用中的质子磁强计、核磁共振磁强计、光泵磁强计;介绍了CPT磁强计、SERF磁强计、金刚石NV色心磁强计等量子磁强计的原理;通过总结量子磁强计国内外发展现状及具备的准确度高、磁场噪声低、稳定性好等技术优势,分析其替代现行磁参数计量标准的可行性及优点;同时提出未来量子测量技术在磁学计量标准量子化方面潜在的研究方向。

照明设备抗扰度标准EN IEC 61547:2023新旧版本差异解析

本文主要分析了一般照明用设备电磁兼容抗扰度要求新版本标准EN IEC 61547:2023与上一版本EN 61547:2009的差异,阐述了静电放电测试的工作条件、自镇流灯和道路与街路照明设备的测试要求变化、待机模式的测试要求的增加等主要的差异,总结了新版标准中需要注意的事项,展望了未来照明产品的技术发展方向。

对GB 17625.1-2022照明设备(额定功率(5~25)W)波形(相位角)判定方法的探讨

介绍了新版谐波电流发射的电磁兼容标准GB 17625.1-2022,主要分析了新版标准中C类照明设备(额定功率(5_~25)W)的限值和试验方法,重点指出现有的波形(相位角)判定的影响因素。介绍了国际标准修订件对波形(相位角)判定方法的指引,并与现有判定方法进行了比较和分析。阐述波形(相位角)判定方法对照明设备的认证测试的影响以及需要注意的事项。

基于数字传感技术的电学综合实验系统

研制了由数字电压、电流及微电流传感器组成的电学传感系统,可替代传统的电压、电流和微电流表,并能够实现实验数据的数字化采集、传输、存储和处理.此外,还开发了标准化的电学元件模块,采用标准化模具和透明结构设计,使所有元器件清晰可见,支持多种规格的元器件,便于在实验过程中灵活调整元件参量.利用这套实验系统,可以开展一系列电学实验项目,包括非线性元件的伏安特性研究、直流电桥、RLC电路分析、电表改装、示波器原理及其应用等实验.

全国大学生物理实验竞赛(创新)自选类比赛的思考与总结

全国大学生物理实验竞赛(创新)自选类比赛为学生提供了在物理实验领域展现创新和实践能力的宝贵机会,通过自主设计和搭建实验装置克服了传统仪器的“黑匣子”式教学的缺点.以作品“三维电场和磁场分布的测定与分析系统”为例,从研读比赛细则标准、确定选题角度、构思参赛作品、装置设计与搭建、体现特色和亮点等方面出发,总结了参加自选类比赛的经验,为参加此类赛事的选手高效且有针对性地完成参赛作品给出建议.

磁力探测在海洋工程中的应用研究

为了探究磁力探测技术在海洋工程中的应用方法,研究过程先是介绍了探测原理和探测设备的主要性能参数,从理论层面分析了磁异常强度的计算方法,并且指出根据该计算模型推导磁力仪拖体和管道圆柱体轴心垂直距离的思路。在工程应用阶段,以海底输气管道维护性检修为工程背景,论述了磁力仪拖体校正、管道测线布置、数据统计的实施要点。结果显示,磁力探测技术能够有效识别金属管道的磁异常特性,进而计算出管道的水平偏距和垂直沉降量,为管道安全评价提供了可靠的依据。

霍尔效应实验分层次内容体系的构建

以霍尔效应实验为例,结合科技前沿研究热点,探讨了基于石墨烯霍尔效应的四级分层次教学内容构建.霍尔效应基础内容包括石墨烯霍尔器件的灵敏度和伏安特性的测量;提升内容为石墨烯霍尔器件转移曲线的测量,载流子浓度和迁移率的计算;进阶内容包括石墨烯霍尔器件的制作,石墨烯霍尔器件的自主应用;高阶内容涵盖石墨烯量子霍尔效应的测量和石墨烯霍尔效应的仿真计算.构建霍尔效应实验四级内容体系,可以更好地培养学生在基础知识、实验能力、科学素养和核心价值等方面的综合能力.

微波波段下澳洲坚果的介电特性测量及分析

产后初加工(干燥)发展不足成为制约澳洲坚果产业发展的现实难题,微波技术有望成为传统干燥技术的替代者.针对采后澳洲坚果具有特殊的硬壳包裹果仁结构及不同组分的介电特性数据相对缺乏的实际,采用同轴传输线技术,测量并获得了不同微波频率(2~6 GHz)和温度(20~60℃)条件下不同含水率(2.5%~22.0%,wt)澳洲坚果果仁粉末和果壳粉末的介电特性数据,分析了其介电特性与微波频率、温度和含水率的关联.

基于THz-TOF的塑料管材厚度测量方法

针对塑料管材厚度在线检测方法存在检测精度和应用范围受限的问题,将太赫兹飞行时间(Terahertz time-of-flight,THz-TOF)系统引入塑料管材厚度测量,根据太赫兹在塑料管材中的传输延时时间和飞行时间,在塑料管材材质未知的前提下,实现管材厚度的无损测量。测量相对误差低于1.21%,达到国标GB15558.1中4%的要求。THz-TOF系统是塑料管材厚度在线无损检测的可行方法。

相移型磁通门实验仪

为测量弱磁场,设计制造了相型磁通门实验仪,实验仪选用频率为32.768 kHz的晶振、计数器CD4060、运算放大器AD708和OPA551、高速精密比较器LM319、精密基准电源、高速D触发器74HC74等通用元件,安装了内、外2部分励磁线圈和均匀密绕长直螺线管.仪器电路简单,测值对探头磁芯参量的变化不敏感,稳定性好,准确度高.电路不需任何调节,仪器的测量精度优于0.5%.本仪器适宜在普通物理实验课程中开设磁通门实验,便于推广应用.

基于岩石物性和地下水矿化度约束的三维电性模型地下水分布特征研究

研究柴达木盆地研究区地下水空间分布特征。本文首先通过岩石物性分析,获得了研究区典型岩石电性特征,为后续三维电性模型分析提供了可靠的电性依据。然后采用三维非线性共轭梯度反演算法获得了研究区音频大地电磁三维电性结构模型,并依据经验公式计算了研究区地下水矿化度。最后结合三维电性模型和地下水矿化度综合分析了研究区地下水空间分布特征。成果表明,研究区有利的富水区域为绿梁山以东,大头羊洪积扇以南区域的第四系卵、砾石层,位于现代河床及冲洪积扇中缘区域为淡水区域的主要富集区,受绿梁山阻挡,在山前平原一带以及绿梁山南侧泄出带附近为咸水区域。

基于复合磁阵列的海底缆线探测定位方法

为实现海底缆线的快速探测定位,针对现有海底缆线探测定位方法存在的不足,基于无限长二度水平圆柱体磁异常理论,利用向量代数、解析几何和误差分析等理论与方法,提出一种基于复合磁阵列的海底缆线探测定位方法。在研究海底缆线磁异常解算方法的基础上,根据海底缆线的走向设计复合磁探测定位阵列,提出相应的探测定位方法,并对其进行理论误差分析和有效性试验验证。研究结果表明:该方法线型阵列的磁探测定位距离的相对误差在7%以内,矩形阵列的磁探测定位深度误差在6%以内,方向角误差在6°以内,截距误差在1.1 m以内。该方法能解决基于单磁力仪多测线的探测手段存在的探测定位效率低的问题,为海底缆线等掩埋目标的快速探测和定位提供参考。