基于容性屏蔽的无线电能传输系统有源磁屏蔽结构优化

为了改善无线电能传输系统中的磁场泄漏问题,本文提出了一种基于无源容性屏蔽的强耦合有源磁屏蔽结构。首先,在无源容性屏蔽的无线电能传输系统的基础上,设计了一种强耦合有源磁屏蔽线圈结构。其次,给出了此线圈的工作原理与设计方法,推导了数学模型以及等效电路模型。从理论出发解释了容性屏蔽和有源屏蔽的原理,并对屏蔽效果及传输效率受屏蔽线圈参数变化的影响作了分析。最后,结合得到的线圈参数,在所提线圈结构的基础上,设计出了一套电动汽车无线充电系统,通过理论计算、仿真和实验,对所提线圈结构和方法的有效性进行了验证。结果显示,该线圈结构在维持96%以上传输效率的同时,能够将系统的漏磁减少大约40%,实现了降低泄漏磁场和保持高传输效率的目标。

实验快堆堆顶固定屏蔽的研制

对实验快堆的堆顶固定屏蔽进行研制,具体包括结构设计、包装设计、焊接工艺、现场安装。采用累计厚度650mm的蛇纹石混凝土,对中子辐射和高温热辐射进行屏蔽。设置厚度145mm的绝热矿渣棉隔热层,强化隔热效果。针对堆顶固定屏蔽分体式结构特点,采用反变形法、辅助横梁等措施,在重力载荷、安装载荷、焊接变形等因素影响下,现场组装后最大中心挠度约为8mm,满足我国实验快堆的屏蔽需求。

结构参数对不锈钢织物透光与电磁屏蔽的影响

为实现不锈钢织物高透明与强电磁屏蔽性能相兼容的目标,文章采用数值计算与理论分析相结合的方法,在分析不锈钢织物主要结构参数(线径与线距)对其透光与电磁屏蔽性能影响的基础上,引入TOPSIS评价方法,探讨了线径与线距对不锈钢织物光学与电磁学综合性能的影响。结果表明,由于电磁衍射的存在,结构参数对透光与电磁屏蔽性能的影响呈现非线性规律。其中,不锈钢织物的线距变化对总体性能的影响最为密切。当线径在0.02~0.05 mm且线距在0.4~1.0 mm时,不锈钢织物在90%高透光率的前提下,可达到至少30 dB的屏蔽效能,为高透光电磁屏蔽材料的结构设计提供了理论指导。

基于电磁屏蔽的专用车辆屏蔽箱体结构优化及仿真验证

为满足专用汽车轻量化与安全的要求,减少专用汽车电磁干扰,该文以专用车辆碳纤维复合材料电磁屏蔽箱为研究对象,使用Ansys Electronics Desktop软件对专用汽车结构设计方案进行了仿真试验,研究了屏蔽箱体厚度、开孔形状对电磁屏蔽性能的影响,并进行轻量化设计优化。结果表明:在低频率和高频率频段的电磁干扰下,箱体的厚度与屏蔽效能呈正相关;相同开孔面积下,箱体的开孔形状为圆形时屏蔽效能更好,而在谐振频率频段内上述因素无明显影响。经过轻量化设计优化后的车体屏蔽箱结构在低频率和高频率频段,屏蔽效能分别达到46.3 dB、32.2 dB,符合专用车辆对电磁屏蔽性能的要求。

用于电热转换、电磁屏蔽的导电陶瓷的简易大规模制备

通过传统瓷砖制备工艺的干压法,制备了一种碳化酚醛树脂基导电陶瓷复合材料(CCC)。首先,将导电前驱体溶液(酚醛树脂)与陶瓷前驱体均匀混合,随后在单次热处理中同时实现了碳化和陶瓷化。碳化后的材料赋予复合材料出色的电导率和可靠的循环加热特性。在12 V电压下通电10 min后材料表面温度可达386℃,在20 V电压下达到400℃仅需48 s。红外热像图表明,热量在复合材料表明分布均匀,并且可以通过更改电路布置(串联或并联)来调节电热转换性能。此外,与普通陶瓷相比,导电陶瓷复合材料在8.2 GHz下表现出了26.2 dB的优异电磁屏蔽性能,并提升了光热转换性能。更重要的是,这种单次热处理加热生产导电陶瓷复合材料的方法成本较低,可在原有瓷砖生产线的基础上进行大规模生产。出色的电学性能促进了该陶瓷复合材料在焦耳加热中的应用(如除冰、烧水和烹饪)及电磁屏蔽领域的应用。

不同温度下电阻热噪声测量方案与电磁屏蔽的改进

电阻热噪声测量需要隔离环境噪声对测量的干扰。通过远程控制扫频噪声测量发现教学实验室即使在无人时仍有明显特征的环境噪声;另一方面,位于电阻旁边的热电偶即使在非测量状态下也会引入噪声。为此,高屏蔽能力的变温样品盒成为变温测量电阻热噪声的关键。本文研制一款用于实验教学的样品盒,测温热电偶设置在样品盒外,但与电阻保持良好热接触;进一步结合锁相放大器A-B共模输入和输入带宽修正,获得较好的实验效果。

导电银胶复合材料在电磁屏蔽的研究进展

本文从导电填料的种类、结构、金属复合方式、聚合物基体功能化改性等方面对银系屏蔽层的屏蔽性能影响因素及其作用机理进行综述。了解和控制影响导电银胶复合材料电磁屏蔽性能的综合因素,为高机械强度、耐腐蚀、轻质、高电磁屏蔽性能导电银胶复合材料的研制开发提供更好的理论指导。

Pb纳米颗粒对射线屏蔽的有限元模拟

传统铅金属作为射线屏蔽材料,虽有良好的屏蔽效果,但其较大的重量限制了车载CT的机动性。近年来,研究表明,纳米颗粒对于射线的屏蔽效率更高。本文利用COMSOL有限元模拟软件,模拟了边长100nm的Pb纳米颗粒对X射线的衰减及散射效果。结果表明,Pb纳米颗粒对X射线具有良好的屏蔽效果。同时,X射线的散射作用也能够增加X射线在屏蔽材料中的光程。纳米颗粒基复合材料将有望取代铅板作为车载CT的射线屏蔽墙,这对于车载CT轻量化将具有重要意义。

面向电磁屏蔽的MXene基膜材料研究进展

MXene是一类新型二维过渡金属碳化物和/或氮化物纳米材料,具有超高的比表面积、电导率、载流子迁移率与优异的力学性能.此外,由于其表面有羟基或末端氧,这种活动表面使其易被组装形成多种结构的材料.其中,膜材料易于制备、电导率高、质轻,使其在电磁屏蔽领域有着广泛的应用.首先介绍了MXene纳米片与MXene基薄膜的制备方法,总结了各种方法的优缺点;其次,介绍了MXene在电磁干扰屏蔽膜中的应用,分析了当前的发展趋势,归纳了MXene基复合薄膜的特点;最后,提出了目前MXene基复合薄膜的发展所存在的问题,并对未来发展进行了展望.

侧针对改善特高压交流输电线路雷电屏蔽的实验观测

为探讨避雷线加装水平侧针对改善特高压交流输电线路雷电屏蔽性能的机理,开展了1:10和1:20特高压交流线路缩比模型下雷电屏蔽模拟实验及其放电观测,对实验结果进行了分析,并重点结合放电物理过程探讨了放电击中点的选择性和侧针屏蔽增效的机理。研究发现:下行先导初期发展过程中随机取向与各目的物迎面放电的竞争过程都与放电击中点的选择密切相关,下行放电与迎面放电也是相互作用与影响的;在各种间隙结构下,侧针的长度在大于对应间隙的临界电晕半径时才能起到明显的屏蔽增效作用。

用于红外窗电磁屏蔽的电感性网栅薄膜

电感性网栅薄膜可以实现在高效透过红外波的同时高效屏蔽微波的滤波特性,在红外窗口电磁屏蔽领域有广泛应用前景。平面基底上电感性网栅薄膜的理论探索、实验研究和工程应用已相当成熟,曲面基底上电感性网栅薄膜的理论和工艺还极少见公开文献报道,中科院长春光机所经长期探索研究提出了采用以激光直写技术为核心的曲面感性网栅薄膜制作工艺方法。从理论、工艺、测试等多方面对用于红外窗口电磁屏蔽的电感性网栅薄膜进行了介绍和分析。

长三角地区HIV确认阳性献血者联合屏蔽的应用研究

“保障血液安全、满足临床用血需求”是血液管理工作的目标，而阻断经输血传播HIV是保障血液安全的重中之重。近年我们探索了长三角跨省级行政区域HIV确认阳性献血者的联合屏蔽研究。通过建立联合屏蔽机制，共享HIV确认阳性献血者信息，依托血液管理信息系统，实现HIV确认阳性献血者的联合屏蔽并阻断其异地再次献血，提升了长三角地区阻断经输血传播HIV的水准。该模式的建立和运作为血液工作的长远发展和血液安全的提升拓展了空间，现报告如下。

热中子照相装置屏蔽的蒙特卡罗模拟

中子照相装置的屏蔽对降低反应堆大厅本底及提高中子照相质量具有重要意义。使用蒙特卡罗模拟方法,对热中子照相装置各组成部分的屏蔽进行模拟计算。结果表明:在照相装置的准直器部分使用厚130cm、密度4.6t/m3的重混凝土,飞行管部分使用厚75cm、密度3.6t/m3的重混凝土可保证屏蔽外的辐射当量剂量达到反应堆大厅的监督区要求。

一种带电磁屏蔽的绕组混合绕制非接触变压器

非接触变压器的耦合系数是影响感应式无线电能传输系统效率的关键因素。为提高非接触变压器的耦合系数,同时尽量减小其体积重量,提出由平面绕组和垂直绕组构成的绕组混合绕制的非接触变压器。然而垂直绕组的引入使得变压器外侧增加了一个新的漏磁路径。为抑制该漏磁,提高耦合系数,选择金属铝进行电磁屏蔽。通过磁路分析给出了屏蔽层的最佳长度公式。最后,为验证变压器有效性及优化方法正确性,制作了一个新型变压器并进行对比实验。与现有变压器相比,在10 mm气隙下,变压器耦合系数从0.523提高到0.583,尺寸从90 mm减小到73 mm。

电力变压器中不同磁屏蔽的建模、仿真和基准化实验验证

大型电力变压器中的磁屏蔽和电磁屏蔽可控制绕组产生的漏磁通的分布,避免金属构件中的杂散损耗(包括涡流损耗和磁滞损耗)过度集中导致局部过热,引起绝缘部件受损,进而有效地节能降耗,提高运行的可靠性。本文对电力变压器产品中采用的平板式和立式两种不同叠积方式构建的磁屏蔽进行三维建模仿真计算,重点考察研究并比较了平板式和立式磁屏蔽的磁密分布和损耗;进一步改进了测量磁屏蔽损耗的实验平台,为构件杂散损耗测量提供了更合理的漏磁通补偿条件;验证了建模和仿真计算的有效性。本文结果对优化变压器磁屏蔽设计具有重要的参考价值。

对特高压直流线路绕击屏蔽的一种新观点

随着极线工作电压的提高,以单侧地线、极线及雷先导作为雷屏蔽研究模型已满足不了工程实际的需要。因此,以模拟电荷法为基础,将雷电先导、两侧地线、极线作为整体研究对象,考虑极线工作电压及极线分裂数,计算雷先导垂直下行过程中各导线表面场强变化,并运用Peek判据确定各导线对应的雷先导一级定位高度,合理解释特高压直流线路中存在的正极线绕击概率大的问题,提出了新的绕击屏蔽观点:特高压直流架空线路中仅负极线侧避雷线和正极线产生上行先导竞争拦截雷下行先导,正极线侧的避雷线屏蔽功能被削弱,未起到完全保护正极线的作用。

手机近场辐射及屏蔽的数值模拟

用时域有限差分法(FDTD)的一种外推法研究了单极天线手机近场辐射及屏蔽。通过设置两种不同的屏蔽体,比较加入屏蔽体前后人头模型内的电场和比吸收率(SAR)分布变化,可以看出加入屏蔽体后辐射在人体头部的SAR分布明显减少。通过比较和分析可以得出:在相同的精度下,运用外推法比普通FDTD方法节省了一半以上计算时间和计算机内存资源。

薄膜屏蔽的工艺研究与探索

为提高电子通信设备的“共存兼容”能力,解决设备中的电磁兼容问题。提出了薄膜屏蔽效能计算分析式的构成,通过对薄膜屏蔽的材料的性能分析,依据Maxwell方程组的不限定形式及其本构关系,研究和分析了导电媒质中均匀平面电磁波的电磁场传播方向及规律。针对金属屏蔽体的基本特点,对4种常用金属薄膜屏蔽体效能进行了理论计算和实践测量。给结出了运算中带有规律性的实践方法,为通信和各类电子系统开发与研制要解决的电磁兼容问题提出了新的途径。

新型氢脉泽磁屏蔽的设计

为使磁场在氢脉泽储存泡处的影响降到最小,对一种新型氢脉泽进行了磁屏蔽设计。给出了该新型氢脉泽磁屏蔽的相关理论计算、设计,包括对屏蔽体缝孔的设计考虑,通过仿真和实验验证了该磁屏蔽设计的可行性。

有源屏蔽的超导核磁共振成象磁体的设计

本文提出了一种具有有源屏蔽的核磁共振成象(MRI)超导磁体的设计方法。主线圈和屏蔽线圈几何参数的配合应使磁场中的所有12次以下谐波完全消除,以满足MRI装置对磁场均匀度的要求。屏蔽线圈和主线圈的磁矩正好相互抵消,使离磁体较远处的杂散磁场基本消除,以满足对杂散磁场进行屏蔽的要求。屏蔽线圈径向和轴向尺寸的确定综合考虑了屏蔽效果、超导线用量、屏蔽线圈和主线圈间电磁作用力以及低温容器结构尺寸的影响。文章给出了一个设计实例。