水平极化有界波电磁脉冲模拟器仿真与实验研究

结合传统有界波模拟器和辐射波模拟器的特点,采用新型双锥-线栅型平板天线结构,设计了一台水平极化有界波电磁脉冲模拟器。通过电磁仿真和实验测试,对模拟器的辐射特性和场均匀性进行了研究。仿真结果和实测结果基本一致。结果表明,模拟器能产生包含地面反射的水平极化电磁脉冲环境,波形满足上升沿(2.5±0.5) ns、半高宽(23±5) ns的高空电磁脉冲标准要求。模拟器使用灵活机动,能在不小于5 m×3 m×2 m工作空间内产生峰值场强不小于50 kV/m的6 dB均匀场,也能在降低测试场强时提供更大的工作空间。     

一种强电磁脉冲辐射场均匀性校准测试装置

目前,辐射场均匀性主要采用单点多次测试的方式来实现,该方式将不可避免地引入因辐照信号自身时变特性带来的测量误差;此外,单点多次测试极大地增加了测试时间、测试效率低下。为解决这些问题,本文设计了一种可实现一次多点测试、测试区域可自动调节的装置,仿真表明:该装置可满足500 mm×500 mm~1500 mm×1500 mm区域辐射场9点均匀性测试;在此基础上,在1000 mm×1000 mm测试区域,针对1.35 GHz和2.88 GHz两个频点开展了实验验证,实验表明:设计的测试装置可满足辐射场均匀性9点自动测试要求,大幅提高了测试效率和自动化程度。     

电磁脉冲辐射器近区场数值模拟

 电磁脉冲辐射器是便携式电磁脉冲电场屏蔽效能测试设备的关键部分。提出了一套小型电磁脉冲辐射器的方案，并采用时域有限差分法在计算机上模拟了辐射器产生的近区电磁场, 结果表明，如果高压脉冲源产生的脉冲电压为双指数波，则通过天线辐射产生的近区场的波形也为双指数波，从而，使近场参数均能达到测试设备所要求的指标，说明所提供电磁脉冲辐射器的方案为可行。     

高置信度强电磁脉冲环境测试技术研究进展与展望

高置信度强电磁脉冲环境测试技术,作为强电磁脉冲研究领域的重要基础共性技术,近年来受到了国内外科研人员的高度关注。主要从天线（传感器）、链路信号传输畸变补偿等方面系统回顾当前高置信度强电磁脉冲环境测试技术研究进展,并结合强电磁脉冲环境生成技术、效应与防护研究发展趋势,阐述强电磁脉冲环境测试面临的挑战,并对高置信度强电磁脉冲环境测试技术发展进行初浅展望,以期为强电磁脉冲技术领域科研人员提供借鉴、参考。     

电动汽车高压线束电磁脉冲压接装置的研制及实验

采用铝合金高压线束替代铜合金高压线束可帮助电动汽车减少重量、提高续航和降低成本。针对铝与铜由于金属性质差异难以可靠连接的问题,本文提出采用电磁脉冲压接技术连接铝合金高压线束与铜合金接线端子,并研制了一套适用于两者连接的电磁脉冲压接装置,其最大放电能量为28 kJ。压接过程中,随着放电电压的升高,接线端子表面的温度升高。当放电电压为12 kV时,实现了铝合金高压线束与铜合金接线端子的可靠连接。采用光学显微镜分析连接界面的微观结构,并测试其电气性能和机械性能。分析结果表明:电磁脉冲压接技术可实现铝合金高压线束与接线端子、铝合金芯线之间的冶金结合,且连接界面出现了波纹形貌与涡旋形貌。测试结果显示:接头接触电阻测试、振动测试、拉力负荷测试均满足汽车行业标准和电缆接头国家标准。     

不对称结构的分布式负载有界波电磁脉冲模拟器

 设计、建造了一台不对称结构、分布式负载有界波电磁脉冲（EMP）模拟器（MDES-60）。模拟器平行极板间区域长5 m，宽2 m，高1 m。测试结果显示模拟器工作空间电场幅值分布均匀、波形后沿基本无反射。表明通过缩小前过渡段的锥角、加宽下极板调整特性阻抗及采用分布式负载等措施取得了很好效果。配套不同的脉冲源，该模拟器可模拟IEC61000-2-9、Bell实验室、1976年出版物等多种脉宽标准的EMP波形，场强幅度范围15~60 kV/m，可用于短线缆响应实验或小型电子设备的考核效应实验。     

镀镍碳纤维复合材料的电磁脉冲屏蔽效能

研究了连续碳纤维表面化学镀镍工艺,并利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)分析了纤维的微观形貌、镍层成分和镍层结构。测试了镀镍碳纤维和镀镍碳纤维复合材料的导电性能。制备了镀镍纤维为增强材料的抗电磁脉冲复合材料。在场强大于20kV/m的环境下测试了复合材料在频率为1.3,2.8,4.3,9.4GHz处的高功率微波电磁脉冲屏蔽效能。结果表明复合材料的高功率微波电磁脉冲屏蔽效能均大于60dB,其中2.8GHz下出现最大值91dB。     

脉冲激励混响室测试区域电磁场均匀性

研究了电磁脉冲激励混响室内电磁波传播规律,通过仿真建模和实验两方面对脉冲激励混响室测试区域内电磁场均匀性进行了研究。提出了混响室时域均匀性的概念及其计算方法,并利用此方法计算了仿真和实验结果。结果表明:脉冲激励混响室内电磁环境无论在时域上还是频域上,均满足国际标准规定的均匀性要求;在一定空间内,混响室内也可以形成统计平均的脉冲场电磁环境;在混响室内进行电磁脉冲场的电磁敏感度测试是可行的。     

小波包分形在远区核爆电磁脉冲识别中的应用

针对远区核爆电磁脉冲(NEMP)和闪电电磁脉冲(LEMP)的识别率不能满足实际需求的问题,提出了一种基于小波包分形技术的识别方法。首先,对实测的NEMP和LEMP做插值、归一化等预处理;然后,基于小波包理论对预处理后的信号进行2层小波包分解,并利用小波包系数重构信号的分形维数,组成信号的特征向量;最后,采用最小二乘支持向量机(LSSVM)作为分类器,利用五折交叉验证法选取最优的模型参数,将特征向量输入分类器中进行训练后获得测试结果。实验结果表明,小波包分形方法在NEMP和LEMP的识别上效果显著,平均识别率达到99%以上,具有较高的应用价值。     

超宽带电磁脉冲辐射场测量技术研究

 介绍了一种用于空间自由电磁脉冲测量的探测器,该探测器为阻抗渐变型TEM喇叭结构。重点介绍了探测器灵敏度的测量方法,测试结果表明,在80MHz~2.2GHz范围内,探测器灵敏度的频响起伏小于20%,相位随频率线性变化,标定误差小于12%。     

电场描绘实验中等位线平移畸变及消除方法的研究

通过分析电场描绘实验中等位线平移时产生畸变的原因,给出了消除等位线平移畸变的原理,并由此对平移装置和描绘方法进行了适当的改进,使之能够将模拟电场中的电位分布完整地平移到坐标纸上,消除等位线平移装置变形和描绘方法不尽完善所引起的等位线畸变和测量误差．     

脉冲电场屏蔽效能测试系统及测试方法

 自主研制了一套小型脉冲电场屏蔽效能测试系统，该系统由脉冲电场发射设备和脉冲电场测试设备构成。脉冲电场发射设备的天线口面前60 cm处可产生峰值达7.5 kV/m的脉冲电场，测试设备的动态测试范围达97 dB。系统采用光纤测量设备，在测量工作中能有效抑制强电磁场干扰。采用Matlab编写自动测量及数据处理程序，实现了数据采集与处理自动化。实验测量了金属桥架、控制柜、屏蔽帐篷、导电水泥混凝土房的脉冲电场屏蔽效能，其脉冲电场峰值衰减量分别为52,64,66,30 dB。实验表明可用脉冲电场的峰值衰减量来评估屏蔽体的脉冲电场屏蔽效能。     

基于D-dot传感器的弓网离线放电瞬态电场时域测试方法

弓网离线放电电磁辐射具有瞬态、宽频带的特性,可使用D-dot传感器对其进行时域瞬态电场测量,但在对传感器所测微分信号积分还原时,存在信号恢复失真问题严重。搭建了包含脉冲电场发生装置和测量装置的瞬态电场时域波形还原系统,开展了基于D-dot传感器的去直流、数值积分、消除趋势项以及系统辨识低频补偿在内的瞬态电场时域波形测试方法的研究,利用该方法测试了不同电压下弓网离线放电电磁辐射的电场时域波形。理论与实验结果表明:本文所提出的方法能准确、稳定地还原弓网离线放电所辐射瞬态电场的原始时域波形,还原信号与实测微分信号的主要频率分量均在7.5 MHz,二者的相关系数达到93%以上。     

声脉冲法空间电荷测量系统的研究

气体中空间电荷的分布与电晕放电的机理紧密相关, 获取电晕放电过程中空间电荷分布对深入研究电晕放电起始、自持过程有着重要作用, 但是如何准确获得电晕放电过程中的空间电荷分布一直是国际上尚未解决的难题. 本文基于声脉冲法提出一种电场信号解耦算法, 推导了空间电荷在声场中被调制产生的电场信号与声脉冲信号和空间电荷密度之间的数值关系, 讨论了不同测量情况下声发射系统的设计要求; 搭建了一套可用于实时测量针板电极电晕放电空间电荷分布的非接触式测量系统, 该系统主要包括声脉冲发生模块、空间电荷模块及电场信号解耦算法模块. 运用该系统实现了声脉冲激发作用下电场信号的测量, 通过提出的电场信号解耦算法得到了空间电荷密度, 对其测量结果与电晕电流法测量结果进行比较, 验证了电场信号解耦算法的有效性. 该算法可以应用于空间电荷一维、二维和三维测量系统中.     

高压脉冲电场技术在液体食品杀菌中的应用

利用高压脉冲电场技术对液体食品进行杀菌，可以在不破坏食品的营养结构与原有风味的基础上起到杀菌保鲜作用，本文介绍了杀菌装置的基本结构、杀菌机理、影响杀菌效果的基本因素和存在的关键问题。     

螺旋线型微秒级高压长脉冲产生器数值模拟

 探索了采用CST软件和PSpice软件进行加速器场分布数值模拟的方法,利用该方法可方便地获取设备内部动态场分布图及动态电压变化规律。针对螺旋线型μs级高压长脉冲产生器系统建立了数值模拟模型,给出了详细的模拟步骤及结果。分析表明,利用场分布模拟方法获取的电压变化规律与电路模拟方法获取的结果是一致的。基于CST模拟方法,可以给出螺旋线及主开关等电气结构的瞬态电场分布,场强增强点主要出现在螺旋带的外沿及金属电极连接处,在介质支撑内部也有较高的场强分布。     

基于瞬态光栅频率分辨光学开关法测量飞秒脉冲的研究

超宽光谱的飞秒脉冲测量一直是超快激光领域的重要研究方向之一.常规的飞秒脉冲自相关方法是通过测量自相关倍频信号来获得,而倍频信号具有波长选择性,不同中心波长的飞秒脉冲测量需要更换不同的倍频晶体,十分不方便.因此,提出了一种改进型的瞬态光栅频率分辨光学开关(TG-FROG)方法用于测量飞秒脉冲.该方法结合四波混频和频率分辨光学开关方法,其基本过程是将待测脉冲分为三束,其中两束脉冲经过精密的延时控制并聚焦在光学介质上达到时空重合,利用三阶非线性效应产生稳定的瞬态光栅作为开关光;另一束脉冲作为探测光与产生的瞬态光栅进行相互作用产生一个信号光,使用光谱仪对该信号光的光谱与延迟时间进行测量,并通过反演迭代算法处理而获取待测飞秒脉冲的光谱与电场信息.该方法只需要待测光的功率密度达到三阶非线性效应就可以实现测量,因此可以应用于任意中心波长的飞秒脉冲测量.利用该方法对中心波长分别为800 nm, 400 nm的飞秒脉冲,以及超连续亚10 fs的周期量级超宽光谱飞秒脉冲进行了测量,并与常规的干涉自相关仪器测量结果进行了比较,所得测量结果基本一致.实验结果表明,建立的基于TG-FROG方法对不同中心波长,不同脉冲宽度的飞秒脉冲测量是十分有效的.     

斩波法在激光微能量计标定中的应用

针对激光微能量测量的问题,提出一种激光微能量计标定新方法与装置。研究内容包括使用稳功率连续激光作为光源,通过基于斩波的脉冲发生器组件产生微能量的脉冲激光,分别使用脉冲宽度测量组件与功率测量组件进行采集、软件分析,计算微能量值及通过比对给出待标定能量计的修正系数,计算机自动控制。结果表明,该方法获得的脉冲激光波形稳定,脉冲宽度测量不确定度为0.08%,激光功率测量不确定度为0.25%,实现了对0.1 pJ～1 mJ的激光能量进行准确复现和传递。     

激光驾束制导武器接收系统模拟测试方法的研究

通过对激光驾束制导原理的分析,设计一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)和单片机的脉冲发生器,实现了与激光驾束制导光场信息规律一致的电脉冲信号的产生,并通过设计快速开关驱动电路和功率控制电路对电脉冲信号进行功率放大,驱动高响应速度的准激光发光二极管,有效地模拟了激光驾束制导的光场信息,从而为解决激光驾束制导武器接收系统的接收灵敏度,以及偏航和俯仰制导精度等参数的室内非接触测试问题提供了一个有效的方法。对该模拟测试装置的误差进行了分析,提出了减小误差的方法。     

电子学全息干涉术用于温度场测量

探讨了用电子学全息干涉术（双称数字全息干涉术）测量温度场分布及其变化的可行性，利用所设计的全息干涉实验光路，对一电烙铁头部周围温度场分布进行了实时全息记录，进而利用一维快速傅里叶变换及数字滤波处理再现出了反映温度场分布的全息干涉条纹图样，实验结果表明，与传统的光学全息干涉术相比，电子学全息干涉术借助于高分辨率CCD记录及高速计算机数字处理技术，从而可实现光学全息图的数字化记录、存储和重现。同时，利用再现物场相位倍增原理还可实现对干涉条纹数目的倍增，或利用物场相位分布的直接计算精确获取任意两点间的相位差，从而提高测量精度。此外，由于能够在不改变光路的前提下以较高的重复频率完成光学全息图的记录，电子学全息干涉术可以用于记录三维物场的变化并接近实时地再现和测量三维物场的变化规律，因此是一种极有发展前途的新型实时全息干涉计量技术。