基于贝叶斯方法的设备级电磁脉冲效应评估

在电磁脉冲效应试验中,由于所获得的效应数据量一般较少,利用经典的数理统计方法对效应阈值场强进行概率拟合非常困难。基于贝叶斯数理统计方法,对油气管道数据采集与监视控制系统的中心控制系统客户端的电磁脉冲效应数据拟合分析。选择了Weibull分布模型和正态分布模型作为假设模型,并依次求得这两种模型参数的先验分布、似然函数和后验分布。通过拟合优度检验,最后基于贝叶斯信息准则选择形状参数、尺度参数分别为8.87,21.11的Weibull模型作为更合理的阈值场强概率分布模型。     

高空电磁脉冲作用下电力系统主要效应模式分析

随着电网智能化和整体规模的提高,现代电力系统越来越容易受到高空电磁脉冲的威胁,一旦关键环节故障将有可能导致连锁反应,造成大面积停电。而针对不同的电力设备,其效应模式和威胁等级也有所不同,需要进行分类和分级研究。根据电力设备在电磁脉冲作用下的不同效应模式,将其分为SCADA系统与继电保护设备,变压器、互感器等线圈类设备,线路与设备避雷器与其他设备,并分析了其效应机理。然后考虑高空电磁脉冲威胁下电力设备存在多种效应等级,介绍了不同效应分类方法以及多等级效应评估模型。最后综合考虑易损性和重要性以及系统间的级联影响,分别梳理总结了在E1和E3作用下电力系统的故障链模式。     

核电站最小安全系统电磁脉冲效应试验研究

高空电磁脉冲(HEMP)可通过线缆、孔缝等耦合通道进入电子设备,对各种电子化设备造成暂时甚至永久损伤。考虑到核电站的安全防护等级要求极高,因此有必要研究强电磁脉冲作用下核电站内电子系统的易损性和薄弱环节。首先确定并搭建了核电站最小安全系统模拟试验系统,包括电气、仪控系统和时钟同步系统; 搭建满足GJB 8848-2016规定的威胁级辐照试验平台; 然后对核电站最小安全系统进行辐照效应试验。利用试验数据及效应现象,初步分析了核电站最小安全系统在强电磁脉冲作用下的效应规律,发现HEMP对核电站最小安全系统具有一定程度的威胁,但未影响其核心关键职能。通过总结效应现象、分析薄弱环节和效应阈值,为接下来核电站最小安全系统的易损性评估和防护策略的制定提供依据。     

核安保典型系统电磁脉冲效应试验研究

高空电磁脉冲(HEMP)是一种能够通过场线或孔缝耦合到各种电子电气设备内部的暂态电磁波,该电磁能量会对正常工作的电子电气设备造成干扰甚至永久性损伤。为了确保关键部门的安保系统能够在电磁脉冲环境下正常工作,有必要针对安保系统进行电磁脉冲效应试验,分析该种类型系统在电磁脉冲环境下的薄弱环节和生存能力。针对核安保典型系统拓扑结构,搭建了电磁脉冲辐照试验和脉冲电流注入试验平台,并通过试验获取了报警分机、门禁主机、报警中心端等核安保典型系统关键部件的电磁脉冲效应阈值和效应现象。进一步结合各部件的电路原理分析了关键部件的失效机理,总结了核安保典型系统的薄弱环节,为后续安保系统的防护加固设计提供数据支撑。     

双极晶体管的系统电磁脉冲与剂量率综合效应

建立典型半导体器件系统电磁脉冲与剂量率综合效应计算模型,对在瞬态X射线辐照下电缆末端典型n+-p-n-n+结构的双极晶体管负载的系统电磁脉冲与剂量率综合效应进行研究,得到了综合效应现象,分析了综合效应机理,总结了综合效应规律。在系统电磁脉冲与剂量率综合效应作用下,双极晶体管内部,由于载流子数量剧增,其反向击穿阈值降低,综合效应比单一效应更易造成双极晶体管的毁伤。编制的系统电磁脉冲与剂量率综合效应计算程序可用于分析电子学系统中其他类型半导体器件的效应机理与规律。     

单片机系统在核电磁脉冲辐照下的效应研究

 核电磁脉冲（NEMP）、雷电电磁脉冲（LEMP）和高功率微波（HPM）等强电磁脉冲对单片机系统具有很强的干扰和破坏作用。为研究它们对单片机系统的各种效应,利用GTEM室产生的核电磁脉冲,对单片机系统进行了辐照效应实验。实验表明,单片机系统在强电磁脉冲作用下,会出现“死机”、重启动、通讯出错等现象。基于实验,讨论了单片机系统的各种效应产生的原因。     

电控单元强电磁安全威胁分析及电源防护研究

强电磁脉冲通过场线耦合的方式,对车辆电子控制系统造成了严重的电磁安全威胁,影响车辆机动性能的发挥。基于典型车辆平台,分析了电控单元在强电磁脉冲环境下的效应机理,开展了整车平台的宽带强电磁脉冲辐照试验,分析了车辆平台发动机系统运行状态与电控单元电源线上耦合脉冲电压之间的关系。试验结果表明宽带电磁脉冲通过电源线缆对车辆电控单元造成干扰效应,导致发动机熄火。根据分析结果,对电控单元直流电源进行了多级防护电路设计,通过切断电磁脉冲能量传输路径的方式实现电磁安全防护,并验证了防护电路的有效性。     

CCD成像设备在强电磁脉冲环境下的效应实验研究

强电磁脉冲普遍存在于高能激光、X光装置和未来战场等环境中,这种恶劣的环境会对电子学设备,尤其是承载特定任务而无法增加屏蔽手段的光学成像设备造成严重威胁。选用数码相机和分立的电荷耦合器件(CCD)摄像系统作为典型的效应物,开展了光学成像设备在不同强电磁脉冲环境下的效应实验研究。通过实验观察到了成像设备功能异常、成像质量下降甚至端口部件烧毁等效应。对实验中观察到的效应及其发生的电磁场环境数据进行总结分析,提出了应用于特定环境阈值下设备的失效概率,即概率阈值的概念来衡量设备在恶劣环境下的生存状态的观点,并给出了CCD成像系统的概率阈值曲线,最后对此类型实验的开展和效应数据处理方法进行了探讨。本研究结果能为成像设备在强电磁环境下的状态评估及防护技术研究提供数据支撑和参考依据。     

无人机GPS接收机超宽谱电磁脉冲效应与试验分析

基于无人机GPS接收机干扰容限,分析了GPS超宽谱强电磁脉冲效应机理,开展了高重复频率超宽谱电磁脉冲干扰机对典型微型无人机的效应试验,测试分析了在不同位置、不同高度、不同状态、不同飞行模式下无人机GPS接收机的高重复频率超宽谱电磁脉冲干扰效应。试验结果表明,高重复频率超宽谱电磁脉冲对无人机GPS、图传系统、下视传感器均有不同程度的干扰作用,导致无人机无法正常起飞、失控等异常现象,验证了高重复频率超宽谱电磁脉冲干扰GPS接收机的可行性。     

低频电磁脉冲对复杂电大目标耦合效应

针对复杂电大目标电磁脉冲耦合效应缺乏定量研究的问题,基于时域有限差分方法(FDTD)建立了一套电磁脉冲耦合效应建模与评估分析流程,开展了低频电磁脉冲激励下的仿真试验,获取和分析了特性数据,进而提出了一种表面加载透明导电材料的低频电磁脉冲激励防护方法。试验结果表明:基于功率密度的易损性分析具有良好的工程适用性,而且防护方法对低频电磁脉冲激励具有较好的屏蔽效能。     

外界条件在电磁脉冲对GaAs赝高电子迁移率晶体管损伤过程中的影响

结合器件仿真软件Sentaurus TCAD,建立了GaAs赝高电子迁移率晶体管器件的电磁脉冲损伤模型.基于此模型,从信号参数和外接电阻两个方面出发讨论了外界条件对器件电磁脉冲损伤效应的影响.结果表明,信号参数的改变能够显著影响器件的损伤时间:信号幅度通过改变器件的吸收能量速度来影响器件的损伤效应,其与器件损伤时间成反比;信号上升时间的改变能够提前或延迟器件的击穿点,其与器件损伤时间成正比.器件外接电阻能够减弱器件的电流沟道,进而延缓器件的损伤进程,且源极外接电阻的影响更加明显.     

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分析了有限磁场中激光等离子体通道周围为有耗气体介质时激光引导电磁脉冲传播的一般模式的传播特性,建立了有限磁场中激光等离子体通道引导电磁脉冲的几何模型,导出了广义柱坐标系下各向异性介质中纵向场所满足的波动方程及纵向场与横向场的关系。利用边界条件给出了有限磁场中激光引导电磁脉冲传播模式的严格特征方程,重点讨论了传播常数随等离子体参数、周围介质参数和外加磁场的变化。结果表明,有限磁场中激光引导电磁脉冲的传播特性比无磁场或外加无穷大磁场时更具有可控性。     

GaN高电子迁移率晶体管强电磁脉冲损伤效应与机理

提出了一种新型GaN异质结高电子迁移率晶体管在强电磁脉冲下的二维电热模型,模型引入材料固有的极化效应,高场下电子迁移率退化、载流子雪崩产生效应以及器件自热效应,分析了栅极注入强电磁脉冲情况下器件内部的瞬态响应,对其损伤机理和损伤阈值变化规律进行了研究.结果表明,器件内部温升速率呈现出"快速-缓慢-急剧"的趋势.当器件局部温度足够高时(2000 K),该位置热电子发射与温度升高形成正反馈,导致温度急剧升高直至烧毁.栅极靠近源端的柱面处是由于热积累最易发生熔融烧毁的部位,严重影响器件的特性和可靠性.随着脉宽的增加,损伤功率阈值迅速减小而损伤能量阈值逐渐增大.通过数据拟合得到脉宽τ与损伤功率阈值P和损伤能量阈值E的关系.     

架空线缆电磁脉冲响应的统计特性

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。     

重复频率电磁脉冲对氢闸流管栅极的触发干扰

针对重复频率电磁脉冲（EMP）干扰,以氢闸流管的栅极触发电路为研究对象,进行了氢闸流管悬置与共地两种不同的条件下氢闸流管第一栅极与第二栅极的电磁干扰研究。结果表明,两种条件下两个栅极均存在较强烈的电磁干扰,干扰主要来源于空间电磁辐射与共地耦合两个方面;针对重复频率EMP环境下氢闸流管触发的可靠性,分别进行了不同重复频率EMP数量与不同重复频率EMP时间间隔下氢闸流管的输出实验。结果表明,两种情况均对氢闸流管的触发产生影响,重复频率EMP数量增多与间隔减小均使氢闸流管误触发的可能性增大,对比理论分析与实验结果,认为该现象是由于重复频率EMP累积效应与重复频率EMP高频分量增强从而导致交互作用耦合增强所引起。     

外电路在电磁脉冲对双极型晶体管作用过程中的影响

 借助自主开发的2维半导体器件-电路联合仿真器，研究了电磁脉冲从发射极注入双极型晶体管时，外电路的影响，分析了共基极接法晶体管的电流分配系数，然后在此基础上研究了3种典型外电路元件的影响。结果表明：当脉冲从发射极注入时，基极外接电阻对器件烧毁过程影响不大；集电极外接正电压源等效于削减电磁脉冲的幅度，有延缓器件烧毁的作用；集电极外接电阻能明显提高器件对电磁脉冲的耐受性。     

Cell deformation and increase of cytotoxicity of anticancer drugsdue to low-intensity transient electromagnetic pulses

In this paper, cell deformation induced by low-intensity electromagnetic pulses (EMPs) is presented. A broad-band transverse electromagnetic wave cell (BTEM cell) was used in the experimental system to simulate the free space transmission condition. The biological samples were exposed to the EMP field in the BTEM cell. After the chick's erythrocytes were exposed to EMP field, pores on their membranes were observed by a scanning electron microscope. Cell fusion was also found between the chick's erythrocytes as well as between the rabbit's. In other experiments, it is found that the EMP field can increase the cytotoxicity of some anticancer drugs. The results suggest that the membrane deformation is a secondary effect of electromagnetic fields