电磁场与物质耦合系统真空态和Casimir效应物理解释

采用一种简洁的方法讨论电磁场与物质耦合系统的能量本征态 ,在新的理论基础上给出关于 Casimir效应物理根源的新的定性解释 .采用类压缩态的假设找到了该耦合系统新的真空态 ,其能量比以往工作中量子力学二阶微扰方法给出的能量更低 .该方法不仅适用于不同子体系间有弱相互作用的系统 ,给出系统能量更低的真空态 ,而且还能处理子体系间有较强相互作用的系统并给出其基态及能量的精确解析解 .得出了对 Casimir效应的物理解释 :Casimir效应不是单纯来源于电磁场或物质场的零点能的量子涨落 ,而是来源于电磁场与物质耦合系统真空态量子涨落 .电磁场和物质对系统的真空态能量以及

量子电磁场的Casimir效应

讨论了在真空中，两平行的理想的金属线这间，量子电磁场在标量粒子单圈近似下的Ｃａｓｉｍｉｒ效应。

煤矿井下爆炸性环境下电磁波热效应的安全性研究

GB/T 3836.1—2021《爆炸性环境第1部分:设备通用要求》规定爆炸性环境中射频设备的阈功率不得大于6 W,该规定限制了大功率射频设备在煤矿井下的应用,而现有针对爆炸性环境电磁安全性的相关研究缺乏完善的理论分析和实验验证。针对上述问题,推导了电磁波热效应方程,分析得出影响电磁波耦合瓦斯和煤尘混合气体产生热能的可控参数为电磁波耦合时间、电场强度和电磁波频率。以GB/T 3836.1—2021中可能堆积煤尘的电气设备表面温度最高不能超过150℃的规定为依据,采用多物理场仿真软件COMSOL对不同发射功率的电磁波耦合瓦斯和煤尘混合气体的热效应安全性进行了仿真实验,结果表明:满足温度不超过150℃的电磁波热效应安全阈发射功率为16.48 W;随着电磁波发射功率的增加,电磁波热效应安全时长(电磁波耦合瓦斯和煤尘混合气体产生的热能不会使环境温度超过150℃对应的时间段)逐渐减少,但只要在安全时长内,电磁波的发射功率不受限制。

二维情况下量子电磁场在费米子单圈图近似下的Casimir效应

本文采用Ｆｅｙｎｍａｎ的路径积分量子化方法，计算出两个平行的，理想的金属线之间在绝对零度下量子电磁场对Ｃａｓｉｍｉｒ力的前二级贡献，即自由电磁场与有质量的费米子单圈图的贡献．

耗散腔中压缩真空态下Casimir效应

运用Fox-Li准模理论,研究了压缩真空态下耗散腔中的Casimir效应,并利用黎曼Zeta函数正规化方法,克服了计算中的发散问题.研究结果表明:耗散腔中的Casimir力不仅与腔的尺寸有关,还与耗散腔的衰减率和压缩系数有关,Casimir力随着腔尺寸和衰减率的增大而减小,随着压缩系数的增加而增大.

基于类电磁诱导透明效应的极化转换滤波器

在太赫兹频段基于类电磁诱导透明效应(electromagnetically induced transparency,EIT)提出了一种高效率极化转化滤波器,通过非对称结构激励了多能级明模路径,在传统EIT干涉效应的基础上,获得了正交的圆极化转换窗口.通过两组具有相似共振频率的明模相互干涉产生透射窗口,然后构造非对称结构来实现TE和TM极化下的透射窗口偏移,从而实现双频点极化转换.该超材料的单元结构由4个开口T型金属谐振组成.通过分析表面电流分布、频率响应特性以及入射角特性,探究了其工作机理.研究结果显示,该设计在不同极化下实现了电磁诱导透明现象.随后,基于两个入射极化的EIT共振,在0.692 THz处实现了线极化到右旋圆极化转换和0.782 THz处实现了线极化到左旋圆极化转换,透射系数分别为0.7和0.68.这种基于EIT的极化转化具有低损耗和超薄的特点,在紧凑型天线、衍生雷达相控阵和军事工业探测器领域有潜在应用价值.

基于干扰序列图的无人机定位系统电磁效应分析

无人机定位系统是无人机与外部环境进行信息交互的重要核心模块,同时也为电磁干扰信号提供了耦合路径。围绕无人机定位系统电磁效应分析展开研究,关注未采取电磁加固措施的消费级无人机,基于无人机定位系统内部结构,建立了无人机定位系统的干扰序列图,进而推导出无人机定位系统各模块的瞬态响应函数,基于干扰序列图构建了无人机定位系统物理模型,开展了定位系统电磁效应场路联合分析,仿真分析了定位系统及其敏感单元磁场强度H和磁感应强度B的分布与规律,得到了无人机定位系统的电磁效应分布特征与电磁薄弱环节。仿真结果表明:无人机定位系统电磁薄弱环节在芯片线路连接点处,且随着电磁脉冲干扰时间的增加,电磁效应持续累积且呈现趋势一致的震荡效应。

考虑端部效应的动子无源型Halbach磁悬浮永磁直线电机电磁力分析

针对光刻机等高精确度定位平台无摩擦、无接触、无噪声需求,提出一种采用动子无源型平移和悬浮一体化Halbach磁悬浮永磁直线电机以实现定位平台的无摩擦悬浮及长距离定位运动。为了精确分析该类电机的悬浮力和推力特性,提出一种考虑动子永磁体端部效应的电机磁场解析模型并采用傅里叶分解法得到Halbach阵列永磁体磁场解析式。基于此磁场解析模型,通过洛伦兹力法得到了动子电磁力解析模型,并基于正交分解法推导了电机悬浮力和推力解耦的电磁力模型。结合有限元仿真对建立的电磁模型进行了对比验证,在此基础上,设计并制作了一台10极12槽样机,通过搭建实验平台进行推力和悬浮力测试,将实验测试值与有限元仿真值和解析值对比验证了所提出方法的准确性和快速性。

1800 MHz电磁辐射暴露对大鼠海马GFAP表达的“窗口效应”

目的在1800 MHz电磁波照射下,研究电磁波功率密度对SD大鼠海马胶原纤维酸性蛋白(GFAP)表达的影响,以及是否具有“窗口效应”。方法将98只4周龄SPF级SD大鼠随机分为14个组,每组7只,7组暴露组(频率:1800 MHz,功率密度:0.1 mW/cm^(2)、0.3 mW/cm^(2)、0.5 mW/cm^(2)、0.7 mW/cm^(2)、0.9 mW/cm^(2)、1.0mW/cm^(2)、1.2 mW/cm^(2))和7组对照组(功率密度:0 mW/cm^(2)),每天暴露12 h,持续3周。暴露结束后,采用Western Blot检测海马组织的GFAP表达水平,免疫组化法测定海马组织中DG、CA3和CA1区域的GFAP阳性表达产物平均光密度(MOD)值,以确定在1800 MHz暴露下的SD大鼠海马中GFAP表达的功率密度窗口。结果在0.1 mW/cm^(2)和0.3 mW/cm^(2)功率密度下,Western Blot结果表示,可增加大鼠海马GFAP表达量(P<0.05)以及免疫组化染色显示可增加3个区域GFAP的MOD值(P<0.05)。结论长时间暴露于1800 MHz电磁辐射对SD大鼠海马DG区、CA3区和CA1区的GFAP表达有影响具有“窗口效应”,强度窗口的功率密度为0.1 mW/cm^(2)和0.3 mW/cm^(2)。

无线通信系统和网络的强电磁脉冲作用效应

面对高频段人造强电磁脉冲的威胁,无线通信射频器件和模块表现出易受损、易干扰的缺陷,为提升无线通信系统和网络的电磁兼容性并有针对性地对其进行电磁防护,需系统地掌握强电磁脉冲对无线通信系统和网络的作用效应。目前,此效应的研究主要集中在器件和模块层面,在系统级和网络级方面仍存在很多空白领域,需要开展探索性研究以阐明内在的影响规律和物理机制。文章从无线通信系统的角度,介绍了国内外无线通信射频器件、模块、系统以及无线通信网络的电磁脉冲效应研究的相关成果,并对潜在的研究方向进行了思考和展望。

光电建筑的闪电附着特性及瞬态电磁效应研究

安装在光电建筑顶部的BIPV组件遭受雷击的概率较大。为了保护光电建筑本身和内部敏感电子设备,有必要研究光电建筑的闪电附着特性及雷击电磁效应。首先,搭建光伏组件静电场模型,并通过试验验证了模型的准确性,进而通过仿真计算获得BIPV组件最易遭受雷击的位置。然后,基于光电建筑BIPV组件的闪电附着特性构建雷击瞬态电流和瞬态磁场方程,应用有限元法对光电建筑内部的磁场分布进行仿真计算。最后,将光电建筑内的雷击磁场分布与未安装BIPV组件的普通建筑内雷击磁场分布进行比较,结果表明:BIPV组件金属框架最外层的上边缘接闪率最高;与普通建筑相比,安装了BIPV组件的光电建筑金属框架的雷击瞬态电流分布更均匀,因此光电建筑内部雷击磁场强度安全的区域更大,雷击损害风险更低。

腔体环境下数据链设备电磁环境效应试验研究

腔体电磁环境具有电场分布不均匀、对空间加载敏感、难以准确度量等特点,腔体环境下的电子设备电磁环境效应试验不应采取传统的确定性试验方法。针对此问题,提出了使用边界形变混响室开展腔体内电子设备电磁环境效应概率试验的方法,以无人机数据链设备为受试对象,试验研究了连续波电磁环境对无人机数据链设备的电磁干扰阈值和干扰概率,为腔体环境下电子设备电磁环境效应研究提供了一个新的思路。

高空核爆电磁脉冲晚期效应对变压器的影响

高空核爆电磁脉冲晚期效应(即E3效应)产生的直流偏磁严重影响电力设备的正常运行,甚至导致供电系统瘫痪。针对此现象,本文模拟高空核爆电磁脉冲晚期环境,建立变压器模型,开展直流偏磁对变压器影响的综合分析,包括变压器内部的振动位移、变压器声压级以及变压器内部铁芯的温度增长等。仿真结果表明,随着高空核爆电磁脉冲E3效应在变压器引入的电流增大,变压器铁芯产生的位移、噪声声压级、铁芯温升快速增大,且值极有可能超过变压器的相关阈值,从而对变压器造成损坏。本文可为变压器的安全运行提供理论支撑。

海岸效应对大地电磁测深数据畸变影响研究

在近海地区采集的大地电磁数据往往受到海岸效应影响而产生畸变,导致难以获得真实的地下电性结构。本文基于含海水的半空间模型、二维电各向同性和电各向异性模型以及三维电各向同性模型,通过正演模拟分析海岸效应影响下的大地电磁响应的畸变规律,开展了考虑海水约束与否的二维和三维反演研究。结果表明,大地电磁测深视电阻率曲线发生畸变的起始频点与测点离海水的距离密切相关。相对于无海岸效应的响应,在高频部分,仅近海区域的测点表现为实感应矢量幅值增大,相位张量椭圆扁率变大;而在低频部分,海岸效应的影响区域扩大。不考虑海水约束时,反演结果在近海区域出现假异常,对地下异常体的恢复效果较差;考虑海水约束时,约束反演能够有效地压制海岸效应对反演造成的畸变影响。本研究将为近海地区大地电磁数据采集与处理解释提供重要的参考价值。

固体姿轨控发动机复杂电磁环境电磁效应 分析方法构建研究

目的构建固体姿轨控发动机不同场景下的复杂电磁环境电磁效应分析方法。方法通过将固体姿轨控发动机的复杂模型逐层分解,根据各部件级模型的电磁敏感特性,建立电磁敏感度模型。从系统级、整机级、部件级、PCB板级到器件级分析固体姿轨控发动机所面临的复杂环境,并对固体姿轨控发动机电磁特性进行分层解析研究。结果对固体姿轨控发动机所面临的电磁环境场景进行分类,分为待发射、中段飞行、末段对敌3个主要场景,并对3类场景下的干扰源进行分类,得出复杂电磁环境下固体姿轨控发动机电磁干扰源及敏感体,以及电磁耦合干扰矩阵。结论本研究对于开展固体姿轨控发动机在复杂电磁环境下的稳定性和可靠性研究具有指导作用,为进一步的电磁特性仿真与验证研究奠定了坚实的基础。

《现代应用物理》"电磁环境效应"专辑征稿启事

现代社会是建立在电气和电子技术基础上的信息化社会,对电力、通信、交通等电力电子系统和设施高度依赖。这些系统和设施的电磁敏感性或易损性,使其在高功率电磁环境中存在被干扰、损伤而导致功能降级或崩溃的风险,因此电磁环境效应(E3)日益引起国内外学术界、工业界、政府等各方的关注。

电磁助推翼段加速地面效应及稳定性分析

电磁发射空天飞行器是未来可重复使用天地往返运输系统的重要发展方向之一,近地助推加速过程受电磁悬浮力影响,面临着复杂的地面效应与弹性稳定性问题。以NACA0012二维翼段为研究对象,建立了电磁力与气动力耦合的动力学模型,对翼段近地Ma=0~1.5加速过程中的流场特征、运行姿态和气动特性进行了数值模拟。结果表明,翼段加速诱导地面效应可分为4阶段。第1阶段,上下翼面为亚声速流动,翼段姿态和气动载荷基本无振荡。第2阶段,上翼面开始出现跨声速流动,下翼面流动以典型的变截面跨声速流动为主导,并伴随壅塞-通流模态转换。第3阶段,上翼面保持跨声速流动,下翼面流动壅塞再现,并呈现出完全膨胀的跨声速壅塞流动状态。在第2、3阶段,翼段姿态和气动载荷低频大幅振荡。第4阶段,上翼面发展为超声速流动,下翼面保持完全膨胀壅塞流动,翼段姿态和气动载荷高频小幅振荡。在此基础上,探究了悬浮高度、悬浮刚度、磁体间距对系统稳定性的影响。发现增加悬浮高度,有利于在一定程度上提高系统稳定性;适当增加悬浮刚度或悬浮磁体间距,同时限定电磁助推目标速度小于系统振荡发散临界Mach数,有利于明显提高系统稳定性。

知识图谱在电磁环境效应标准体系中的应用

为实现电磁环境效应标准体系高效性和智能化的构建,文章提出基于知识图谱技术的电磁环境效应标准体系构建方法,论述了知识图谱技术的适用性,从体系和标准两个层面对知识图谱技术搭建进行了研究。最后给出基于知识图谱信息平台在电磁环境效应标准体系的应用,并与传统构建方式进行了对比分析,此方法可解决传统标准管理机制反应慢和混乱等问题,能更智能、更准确的反应标准需求,有助于电磁环境效应标准体系的协调统一和构建质量。

基于战场电磁效应目标的复杂电磁环境构设研究

针对部队训练构设的复杂电磁环境与实战电磁环境对受训力量作用效果不一致的问题,提出基于战场电磁效应目标一致的复杂电磁环境构设方法。先将电磁效应目标分解到时域、频域、空域、能域、调制域、极化域等“六域”中,通过多域差异补偿分析和“缩比映射”构设运用,实现构设环境与实战环境对受训力量的电磁效应目标一致,最后给出构设逼真度计算方法,并通过案例分析进行仿真验证。

电磁环境效应国家级重点实验室2024年度开放项目指南

为更好地汇聚高水平研究力量,共同完善实验室总体布局,持续提升实验室在本领域的前沿探索及创新能力,电磁环境效应重点实验室特面向全国发布2024年度开放项目指南,欢迎相关科研人员踊跃申报。具体指南申报事项通知如下:一、课题申报对象具有高级技术职称或具有博士学位的科研人员。