Electromagnetic Pulse Coupling inside a Rectangular Enclosure with an Aperture

The transmission line matrix time domain (TLM-TD) method is used to simulate the electromagnetic pulse (EMP) cou-pled inside a shielding box with an aperture. Simulations for different electromagnetic pulses regarding to different rise time and fall time have been performed. The results for shielding effectiveness of these different excitations have been presented. A simple method that uses an extra metal for reducing the interference has also been proposed and tested.

盾构接收工作井围护结构附加应力计算及应用

为分析盾构接收对工作井围护结构附加应力的影响,以某盾构隧道工作井为依托工程,通过建立盾构接收期工作井围护结构力学模型,基于弹性力学Mindlin应力解与Sagaseta公式,提出盾构刀盘正面附加推力、盾壳与土体摩擦力、同步注浆压力及土体损失对工作井围护结构附加应力的计算方法.通过对工作井围护结构附加应力的主要影响因素进行计算分析,并结合数值模拟研究接收期工作井围护结构的力学行为,基于工程实例形成了盾构近接控制原则.研究结果表明:1)工作井围护结构附加应力的影响范围随盾构隧道直径增大而扩大,且主要发生在盾构直径的1.5倍范围圈内,盾构机所处深度对附加应力最大值具有重要影响;2)总附加应力中以正面附加推力和盾壳与土体摩擦力引起的附加应力为主,占比分别约1/3和2/3,同步注浆和土体损失引起的附加应力相比前两种可忽略不计;3)总附加应力的理论计算和数值模拟结果基本一致,验证了计算方法的合理性,同时数值模拟表明盾构接收期工作井围护结构的弯矩和变形增长了1倍左右,在盾构接收施工中应予以重视;4)基于掘进速率对工作井围护结构附加应力的计算分析结果,在工程接收关键区间(10~0环)中采取了“低推速”接收原则,保障了盾构的安全接收,可为同类工程提供参考.

孔阵腔体屏蔽效能BLT方程修正与拓展分析

以中心位置携带孔缝的机载电子设备屏蔽腔体为研究对象,建立能够计算平面波辐照下腔体屏蔽效能的BLT(Baum-Liu-Tesche)方程。针对Robinson孔阵阻抗计算误差较大这一问题,引入偏心系数C mk修正孔阵阻抗,修正后BLT方程能准确计算开有任意位置孔阵腔体的屏蔽效能。通过对电磁波电场进行矢量分解,实现了任意极化角度下屏蔽腔体屏蔽效能的计算。结果表明,屏蔽腔体屏蔽效能随孔缝数量的增加而升高,极化角度的增大会增强屏蔽腔体电磁屏蔽能力。将BLT方程计算结果与Robinson法结果、CST仿真结果进行对比,证明BLT方程具有准确性,为计算机载电子设备屏蔽腔体屏蔽效能提供了一种有效方法。

开关柜工频磁场计算及壳体屏蔽效能分析

文中基于电磁场基本理论,建立了开关柜工频磁场数学模型,采用有限元法对开关柜的磁感应强度进行了计算,分析了壳体、壳体厚度和磁导率等对开关柜磁感应强度分布和屏蔽效能的影响,并研究了开关柜柜外母排长度对磁感应强度分布的影响,结果表明:开关柜外壳和隔板对工频磁场具有明显的屏蔽作用,增大壳体磁导率和厚度均可提高开关柜整体的屏蔽效能,但当壳体磁导率大于1 000和厚度超过3 mm时,屏蔽效能增长幅度较小;柜外母排长度对开关柜周围磁场分布影响较小,但对柜体顶部磁场分布的影响较大;研究可为开关柜磁场屏蔽措施的提出提供参考。

基于时域不连续伽辽金算法的时域屏蔽效能分析

[目的]为精确分析金属屏蔽腔的时域屏蔽效能,提出一种基于局部时间步进技术和并行技术的时域不连续伽辽金(DGTD)算法。[方法]利用DGTD算法,对金属屏蔽腔进行全波电磁仿真,进而计算时域屏蔽效能(TDSE);利用局部时间步进(LTS)技术增大时间步长,然后结合并行技术显著缩短计算时间;分析金属屏蔽腔的孔径尺寸、腔体厚度、阵列孔间距等设计参数对时域屏蔽效能的影响。[结果]数值算例结果显示,所提方法正确、有效。[结论]所提方法为电磁屏蔽问题的仿真提供了一种有效的工具,对金属屏蔽腔的设计具有一定的指导意义。

高校微波暗室规划建设思考

暗室是高校电气电磁学科专业实验室,具有投资大、标准高、技术复杂、建设困难的特点。该文以全频带、强电磁环境暗室的规划建设为例,提出与主体建筑一体化、全焊接、依附式的大型暗室建设模式,在节约建设成本的同时提高了暗室的空间利用率,满足了大型受试设备对空间和荷载的要求。对于暗室类非标准实验室的建设,在规划建设过程中应充分考虑其复杂性,提前规划建设全流程的关键节点和关键步骤,满足相关建设指标和实验需求指标。

含孔缝金属腔体电磁场增强效应的形成机理仿真

为分析金属腔体场强增强效应,保护腔体内部敏感电路,采用电磁仿真软件CST,从频域角度利用屏蔽效能对其开展仿真研究,并利用矢量网络分析仪、功率放大器、GHz横电磁波传输室和脉冲强磁场测量探头搭建实验系统进行了验证。最后理论分析了场强增强效应的形成机理,研究了孔缝形状、电磁波极化方向、腔体不同位置、吸波材料加载对场强增强效应的影响规律。仿真和实验结果有较好的一致性,结果表明:腔体孔缝增强效应受到腔体表面电流、孔缝谐振和腔体谐振的影响;矩形孔缝的场强增强效应比方形、圆形孔缝显著;电磁波极化方向垂直于矩形孔缝长边的场强增强效应最强;在最小谐振频率以下,孔缝中心轴线上离孔缝越近增强效应越显著,并且加入吸波材料能较好地减弱腔体中心的场强增强效应。研究结果为含孔缝腔体的电磁兼容设计与防护提供了理论依据。

混响室内基于统计特性的屏蔽效能测试

针对传统屏蔽效能定义的测试方法存在的不足,提出了混响室条件下基于统计特性的屏蔽效能测试方法,并从理论上阐述了其优越性。应用仿真软件FEKO对屏蔽体电场强度数据采集方式进行了仿真计算,结果表明选择中轴线采样能够有效反映屏蔽体的屏蔽特性。开发了基于统计意义和多点数据采集的混响室屏蔽效能测试系统,研究了尺寸为800 mm×700 mm×1000 mm的小屏蔽体在不同缝隙尺寸下的屏蔽效能。同时通过对传统定义和统计定义下屏蔽效能重复性测试,结果表明,混响室内基于统计特性的屏蔽效能测试方法相比传统测试手段具有更好的重复性,更加适于工业应用。

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。

长方体隔爆壳体对浪涌电磁辐射屏蔽效能研究

为解决煤矿电力系统中大功率设备的启停、电力系统故障短路、开关设备和变频设备启停,所产生的浪涌,分析了长方体壳体屏蔽衰减特性,以KBZ-400/1140(660)矿用隔爆型真空馈电开关的隔爆外壳为例,研究了隔爆外壳的屏蔽特性。研究结果表明,屏蔽外壳对于浪涌电磁辐射具有很强的屏蔽作用。研究结果为煤矿井下电磁兼容标准制定,和矿用电工电子产品设计提供依据。

带孔缝矩形金属腔体屏蔽效能研究

针对带孔缝矩形金属腔体在电磁辐射下的屏蔽效能问题,利用基于时域有限积分法的电磁仿真软件CST,建立了平面波辐照条件下含孔缝金属腔体的耦合模型,重点研究了电场极化方向,腔体材料,矩形孔缝的长度、宽度和深度,孔缝填充介质介电常数及其厚度等参数对屏蔽效能的影响规律。研究结果表明:典型金属材料对屏蔽效能的影响差别不大,垂直于电场极化方向的孔缝边长更能影响腔体的屏蔽效能,孔缝尺寸会影响矩形金属腔体的谐振点,孔缝深度能够通过衰减入射波在一定程度上影响屏蔽效能,孔缝填充介质会降低屏蔽效能,介质厚度及其介电常数会影响屏蔽效能峰值点。研究结果对金属腔体的电磁兼容设计有一定的指导意义。

金属屏蔽盒强瞬态电场屏蔽效能实验

基于实验室的强电磁脉冲(EMP)模拟器、强瞬态三维电场测量系统和弱瞬态电场测量系统,本文对带孔金属屏蔽盒强电磁脉冲屏蔽特性进行了系统的研究,提出应用时域电场强度最大值评估金属屏蔽盒的强瞬态电场屏蔽效能。基于快速傅里叶变换(FFT)本文还对带孔金属盒的强瞬态电场频域屏蔽效能进行了分析。

具有屏蔽机壳的电子设备系统级电磁敏感性分析方法

提出了一种基于场路结合、对具有屏蔽机壳的电子设备进行系统级电磁敏感性(EMS)仿真分析的新方法.该方法采用有限元法计算外部电场分布,对电场沿固定路径积分,得到所需的表面干扰电压,将外部电磁干扰对内部电路的影响等效为电压源的作用,再利用基于电路模型和全波分析相结合的方法对内部高速电路进行EMS仿真分析,弥补了以往在EMS分析时只以实验为主,缺乏理论依据的缺陷.实例仿真分析表明,该方法简单、直观,不仅可以详细分析电子设备内部高速电路中干扰的传播情况,而且可以对内部高速电路进行优化设计,提高了系统的抗干扰性.

复合材料工频电场和工频磁场屏蔽效能实验研究

为了得到复合材料对工频电场和工频磁场的屏蔽效能,根据屏蔽室法测量材料屏蔽效能的原理,分别提出了工频电场和工频磁场屏蔽效能测试系统的实验方案。并且,通过分析调整实验配置对实验结果的影响,提出改进方案,进一步完善了该测试系统。通过实验得到了屏蔽室内部和外部的电场分布情况,实验结果可以用于指导被保护电子器件在屏蔽体内安放位置和屏蔽体的设计。

有孔屏蔽腔屏蔽效能的高次模分析

分析了有孔屏蔽腔的屏蔽效能,将传统的等效传输线分析模型扩展为包含TEmn和TMmn高次模的模型,并用该模型分析了缝隙偏离腔体壁中心的情况,得到了实用性较强的一般公式,该公式将腔体内部的高次模和腔体壁的损耗都考虑在内,在一定程度上消除了频率和腔体尺寸对于以往公式的限制。与其他运用传输线高次模分析腔体屏蔽效能的文献不同,本文中TEmn和TMmn的m和n可为任意值,而不需要采用n=0的假设,这更与腔体中的多种模式相符合。

基于传输线等效法的双腔体屏蔽系数快速算法

传输线等效法(TLM)是一种常用的开孔腔屏蔽系数快速计算方法,在孔缝耦合系数的计算中考虑了孔缝处的场模式,提高了TLM算法在高频段计算屏蔽系数(SE)的准确性。继而将TLM算法推广到开孔双金属腔屏蔽系数的计算,通过将外腔体中任意位置的电压等效为内孔缝处的辐射电压源,计算得到内腔体中任意位置上的屏蔽系数,解决了已有文献中方法的不足。该算法计算结果与CST仿真结果吻合较好。

基于电磁拓扑的多腔体屏蔽效能快速算法

提出基于电磁拓扑理论计算开孔多腔体屏蔽效能的快速方法.首先给出双腔体等效电路和电磁拓扑信号流图,并推导孔缝节点处的散射矩阵,给出拓扑网络的散射矩阵方程和传输矩阵方程,获得双腔体的广义Baum-Liu-Tesche(BLT)方程.在此基础上研究了开孔三腔体,包括串型级联三腔体和串并型混合级联三腔体的广义BLT方程.对于串型级联三腔体,其电磁拓扑网络和广义BLT方程在双腔体基础上直接扩展即可获得.而对于串并型混合级联三腔体,通过将位于三腔体公共面上的孔缝等效为三端口网络节点,并根据三端口网络散射参数定义推导获得该节点的散射矩阵,最终得到串并型混合级联三腔体的广义BLT方程.本文方法对双腔体的计算结果与文献结果和实验结果相符合,对3组不同类型和尺寸开孔腔的屏蔽效能的计算结果与时域有限差分法计算结果符合较好.该算法不仅效率高,通过对所有计算结果和实验结果的误差统计分析,表明该算法具有较高的计算准确度.

开缝矩形腔屏蔽特性的研究

该文计算了在矩形腔上开有单缝时，缝长变化对所激励的屏蔽腔中最低模式的幅度和频率特性的影响。同时，采用时域一频域联合分析的方法，对屏蔽腔内观察点时域波形进行了分析，得到了不同频率分量在时域上的变化特性，以及缝长变化对它们的影响。

加装印刷电路板的圆孔阵矩形机壳屏蔽效能

为评估矩形金属机壳抗外部电磁干扰的能力,建立加装印刷电路板(PCB)有圆孔孔阵矩形机壳的波导等效电路模型,导出其电场屏蔽效能的简洁表达式,提出一种简单高效的新方法,对于没有加装印刷电路板的机壳,该方法的简化结果与现有文献结果完全一致;对于加装PCB的机壳屏蔽效能,该方法计算结果与CST仿真结果良好吻合。结果表明:电场极化方向与孔阵长度方向平行,同其与孔阵长度方向垂直比较,前者屏蔽效能显著优于后者;所考虑的频率范围内,加装PCB可以显著提高机壳的屏蔽效能;正交排列孔阵的屏蔽效能优于交错排列孔阵的屏蔽效能;保持孔阵中孔数目不变,孔间距越大,屏蔽效能越高。