西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
为考察电磁脉冲在系统端口产生的电磁应力,采用场线耦合模型,计算了电磁脉冲环境、架空线缆结构和大地等参数对线缆负载响应的影响.结果表明:入射角、方位角、极化角和入射脉冲峰值是影响负载响应电流的主要因素.由于入射脉冲峰值与负载响应电流呈严格的正比例关系,可不作为随机变量考虑.最后以电磁脉冲的入射角、方位角和极化角为随机变量,分别计算180种状态的线缆终端负载的响应电流峰值,电流峰值的统计结果符合正态分布.
电磁脉冲 架空线缆 场线耦合 electromagnetic pulse overhead line field-line coupling 强激光与粒子束
2015, 27(7): 073203
西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
讨论了集成光学电场探头测量高空电磁脉冲(HEMP)的系统误差.根据探测器传输函数和HEMP的表达式得出了误差方程.并通过对HEMP表达式的特征分析,对误差方程进行了简化.通过方程的求解,分析了探测器和HEMP波形的各项参数对测量结果的影响.结果表明:误差随着双指数波幅值、半宽/前沿和探测器工作点漂移的增大而增大;探测器的5%和10%系统测量误差对应的最大测量幅值分别为半波电场的0.165倍和0.23倍.该结论可为此类探测器的使用提供参考.
高空核爆电磁脉冲 电光探头 电场测量 系统误差 线性测量区间 high altitude electromagnetic pulse electro-optic probe electric field measurement system error linear measurement interval 强激光与粒子束
2015, 27(7): 073202
西北核技术研究所强辐射脉冲环境模拟与效应国家重点实验室, 陕西 西安 710024
目前电光调制器偏置点自动控制通常采用小信号扰动法,主要应用于高速数字通信,而不适用于模拟信号传输.为此提出了一种迭代算法,通过闭环控制实现调制器最佳偏置点的锁定.从理论上分析了方法的可行性,并搭建了反馈系统.在变温环境中进行了偏置控制实验,结果表明,环境温度变化率为5 ℃/min 时,被测调制器功率抖动小于1.5%,该方法可用于模拟信号的传输.
光通信 电光调制器 自动偏置控制 闭环控制 模拟信号 激光与光电子学进展
2015, 52(4): 042301
采用电流注入法对某型直流固态继电器输入端与输出端的电磁脉冲损伤机制及失效模式进行了实验研究,结果表明:输入端注入电磁脉冲信号时,输出端会产生误动作,并可造成输入电路中三极管BE节产生短路损伤,导致输入端施加控制信号时输出端无法导通;输出端注入电磁脉冲信号时,可造成输出电路中MOSFET管的栅极和漏极产生短路损伤,导致输出端短路。
固态继电器 电磁脉冲 电流注入 失效模式 solid state relay electromagnetic pulse current injection failure mode 强激光与粒子束
2009, 21(12): 1913
1 西北核技术研究所,西安,710024
2 西安交通大学,电气学院,西安,710049
利用脉冲高压陶瓷电容器和高气压小间隙开关,研制了60 kV同轴式高压快沿脉冲源.利用自行研制的薄膜式电容分压器和同轴式电阻分压器对快沿脉冲源的输出参数进行测量,分析了薄膜式电容分压器的测试原理,对电容分压中二级电阻分压器元件的参数进行了优化.当脉冲源负载为50 Ω时,测得脉冲源输出电压的前沿小于2.3 ns,半高宽约28 ns,符合IEC电磁脉冲的最新标准.
脉冲源 电容分压器 电阻分压器 EMP
1 清华大学电机工程与应用电子技术系,北京,100084
2 西北核技术研究所,陕西,西安,710024
研究了有界波电磁脉冲模拟器下短线缆效应的理论建模和实验方法.基于传输线模型计算了线缆在有界波电磁脉冲模拟器辐照下的电流响应.建立了有界波电磁脉冲模拟试验环境,其前沿时间小于5 ns,脉冲半高宽约200 ns.开展了短线缆的效应实验验证研究,短线缆负载端响应电流的测量和计算结果吻合得很好,表明应用改型有界波电磁脉冲模拟器开展短线缆效应实验在理论和实验上都是可行的.这种线缆实验方法具有效应实验空间电磁场分布规范均匀、参数指标可控、监测技术成熟等优点.
有界波电磁脉冲模拟器 短线缆效应 传输线模型 Taylor模型 电流测量 Bounded-wave EMP simulator Response of short single-wire line Transmission line model Current response Taylor model 强激光与粒子束
2005, 17(11): 1717
时域电场积分方程是研究电磁辐射及散射等问题的重要方程.在数值计算中,该方程方法只需将散射体进行剖分,而不必将剖分推至整个计算域内进行,计算效率较高.将时域电场积分方程方法引入到电磁脉冲作用下架高屏蔽电缆蒙皮电流的计算中,研究了电缆的蒙皮感应电流分布及波形特征.通过与辐射波电磁脉冲模拟器的实验结果的比对,证明了数值结果的可靠性.
时域积分方程 有限差分 电磁脉冲 屏蔽电缆 Time domain electric field integral equation （EFI Finite difference method Electromagnetic pulse Shielded cable
为克服传输线理论方法求解电磁脉冲电缆耦合问题存在的不足,对电磁脉冲电缆耦合问题进行了时域求解方法的研究.引入了适用于电磁脉冲电缆耦合问题数值求解的基于细线散射的时域有限差分(FDTD)法,将Gedney's PML进行了扩展,使其可以用于各向同性有耗计算域截断问题的处理.利用建立的数值方法,模拟了电磁脉冲作用下地面铺设屏蔽电缆引起的蒙皮感应电流分布规律及波形特征,并利用辐射波电磁脉冲模拟器对该问题进行了实验研究.计算与实验结果在误差范围内的一致性证明了数值结果的可靠性,以及该时域计算方法在处理电磁脉冲电缆耦合问题的可靠性.
时域有限差分(FDTD)法 电磁脉冲 屏蔽电缆 传输线理论 Finite difference time domain （FDTD) method Electromagnetic pulse Shielded cable Transmission line theory
1 清华大学,电机工程与应用电子技术系,北京,100084
2 西北核技术研究所,陕西,西安,710024
由频域幅度谱数据重建时域脉冲波形,是电磁脉冲效应及传感器标定研究中经常遇到的问题.根据最小相位原理,利用倒谱技术,编程实现了从频域幅度谱数据构造相位信息,进而反演时域脉冲响应波形.对几类函数波形和一组实测高空核爆电磁脉冲(HEMP)波形的验证结果表明,HEMP波形、余(正)弦阻尼振荡波形等信号的重建波形与原始波形符合很好.对于非最小相位信号,重建波形的前(后)沿、峰值等细节参数有一定差别,但也能给出一些波形、累积能量、幅值量级等方面的标志信息.
电磁脉冲 相位重构 最小相位 倒谱 幅度谱 Electromagnetic pulse Phase retrieval Minimum phase Cepstrum Amplitude spectrum
1 清华大学 电机工程与应用电子技术系,北京,100084
2 西北核技术研究所,陕西西安,710024
主要研究在高空核爆的双指数类型电磁脉冲平面波入射时,地面附近的电磁脉冲环境.计算给出了在不同入射波状态,不同地表介质电气特性和距地面不同高度等条件下的电磁脉冲环境参数,归纳了一些规律性认识.结果显示:地面附近的电场会随距地面高度的不同而发生显著的变化,对于水平场分量,其反射场总是试图抵消入射场,而对于垂直场分量,其反射场叠加在入射场上,使得地面附近的垂直场强幅值一般大于入射波场强幅值;当入射波仰角增大时,合成电场波形的脉冲宽度会变宽;地表介质的电气特性参数不同也会对地面附近电场的波形和幅值造成一定的影响.
高空核爆 电磁脉冲 地平面 反射系数 效应 High altitude nuclear explosion High-altitude electromagnetic pulse Ground plane Reflection coefficient Effects
