雷电电磁脉冲对典型机载GPS模块的损伤效应研究

为研究雷电电磁脉冲对典型无人机机载GPS模块的损伤效应,通过仿真模拟和试验分析相结合的方法,获取了对GPS模块受雷电电磁脉冲暂态干扰与永久损伤过程的认识,并获得了相应端口的损伤阈值。基于对雷电流特性的分析结果,利用CST仿真模拟了雷击时,无人机内外产生的复杂电磁场环境和GPS模块线缆上耦合产生的感应电压。并对典型机载GPS模块的数据通讯端口进行了雷电脉冲注入试验。研究结果表明:随着雷电脉冲的不断增强,GPS输出波形受到削弱影响的程度不断加重,直至丧失位置信息传输能力并发生物理损伤。GPS数据输入端口的雷电脉冲损伤阈值为314.5 V,GPS数据输出端口的雷电脉冲损伤阈值为235.2 V。     

基于DGPS航迹偏差的多旋翼无人机磁干扰检测技术研究

为了解决多旋翼无人机在飞行作业过程中受到环境磁干扰导致作业异常的问题,在使用DGPS进行差分定位的基础上,提出了一种基于航迹偏差的多旋翼无人机磁干扰检测技术。其基本原理是,当多旋翼无人机受到磁场干扰时,其飞行航迹会偏离预设航线,检测其航迹的偏离距离,通过与阈值比较,可以用来判断是否存在环境磁干扰。实验结果表明该方法可以有效检测环境磁场异常,在某些情况下比传统的磁航向角误差阈值检测方法可靠性更高,虚警率更小。综合使用航迹偏差检测方法和磁航向角误差检测方法,可有效（提高）环境磁场异常检测的准确度,降低虚警率。     

燃油涡轮流量传感器故障仿真及试验研究

在进行无人机燃油流量检查过程中,发动机在低转速下试车,燃油流量测量结果与理论值相差甚远。为定位并分析故障产生原因,基于simulink建立了燃油涡轮流量传感器数学逻辑模型进行故障仿真。仿真结果表明,外界磁场通过燃油涡轮流量传感器内部线圈耦合产生干扰信号,进而转换为干扰脉冲,使得脉冲频率增大。在燃油测试台上利用线圈瞬间通/断电模拟外界磁场干扰进行验证试验,进一步验证了仿真结果的正确性。对磁-电式涡轮流量传感器排故工作具有指导意义。     

无人机副遥控系统连续波电磁辐照机理

上行副遥控冗余设计是无人机战场生存能力的重要保证,为检验连续波辐照环境下某型无人机副遥控数据链系统的可靠性,基于连续波辐射发射系统建立了无人机连续波辐照效应试验平台,以典型"失锁"效应作为受干扰判别依据,开展了副遥控数据链系统辐照效应研究,利用电磁仿真和注入法分析了"失锁"效应机理和主要干扰耦合路径。试验结果表明:在某些敏感频点,副遥控链路会出现通信中断现象,即表现为失锁状态,最小失锁阈值为0.098V/m,且出现失锁现象的电场阈值随辐射场极化方向改变。经过电磁仿真试验可知,天线是无人机副遥控系统的主要干扰耦合路径,导致副遥控数据链产生失锁的频点均与工作频段相关,电磁能量通过前门耦合传导进入机载收发组合内部,当信噪比达到一定程度时,解调输出误码率过大,通信随即中断,产生失锁。     

高温超导技术在微磁传感器中的应用与发展

磁传感器在诸多领域有着广泛的应用,而随着高温超导技术的快速发展,将高温超导材料应用于磁信号测量成为超导材料应用的一个重要领域。文章探讨了高温超导材料在微弱磁场测量方面的主要应用,介绍了三种在微弱磁场测量方面能达到或有希望达到f T量级的传感器。其中包括:基于约瑟夫森结效应的超导量子干涉器(SQUID),基于超导零电阻效应的巨磁电阻(GMR)磁传感器和由文章作者所在的实验室提出的巨磁阻抗(GMI)/超导复合磁传感器。文章重点介绍了GMI/超导复合磁传感器,并对此传感器在结构和应用方面的最新进展进行了说明。     

低温下铁磁性金属中由电子-磁子散射导致的各向异性磁阻效应北大核心CSCD

本文采用Kubo公式计算了低温下铁磁性的含局域磁矩的金属中由于电子-磁子散射而导致的电阻,并分析了其磁阻随温度和外加磁场的变化情况.在各向同性近似下,小动量转移的电子-磁子散射导致了低温下的电阻正比于温度的平方:ρ~T^2.当考虑了实际材料磁有序的各向异性后,其磁阻效应显示出显著的各向异性特征:沿着材料的磁化方向施加磁场时,磁阻为负;而垂直于磁化方向施加磁场时,由于自旋涨落的增强,磁阻为正.本文的计算结果与实验观察到的铁磁金属材料HoAl_2和La_(1-x)Ca_xMnO_δ的磁阻行为相符.     

低温下铁磁性金属中由电子-磁子散射导致的各向异性磁阻效应

本文采用Kubo公式计算了低温下铁磁性的含局域磁矩的金属中由于电子-磁子散射而导致的电阻,并分析了其磁阻随温度和外加磁场的变化情况.在各向同性近似下,小动量转移的电子-磁子散射导致了低温下的电阻正比于温度的平方:ρ~T~2.当考虑了实际材料磁有序的各向异性后,其磁阻效应显示出显著的各向异性特征:沿着材料的磁化方向施加磁场时,磁阻为负;而垂直于磁化方向施加磁场时,由于自旋涨落的增强,磁阻为正.本文的计算结果与实验观察到的铁磁金属材料HoAl_2和La_(1-x)Ca_xMnO_δ的磁阻行为相符.     

非磁性半导体异常磁电阻效应的有效介质理论

有效介质理论自洽方程被用来研究非磁性半导体材料的异常磁电阻效应. 通过建立两组分无序电导网络,同时引入组分的霍尔效应,计算了体系的有效电导张量随磁场和组分浓度的变化关系.结果表明,当两种组分具有不同类型的载流子时,体系中各组分零场电阻的差异将导致在垂直磁场和平行磁场方向上产生异常的磁电阻效应.这些宏观的磁电阻效应来源于体系中的非均匀性,并与组分的几何逾渗结构具有明显的关联. 关键词： 异常磁电阻效应 非磁性半导体 有效介质近似     

多层膜巨磁电阻特性及电流最佳测量

测量了不同方向外磁场和温度下多层膜巨磁电阻的磁阻特性,给出了巨磁电阻模拟传感器用于电流测量的最佳磁偏置.结果表明:外磁场强度相同但方向不同,对巨磁电阻的作用效果不同,巨磁电阻饱和时,阻值与外磁场方向无关.温度不同,巨磁电阻的阻值不同,磁电阻变化率也有改变.     

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。     

强电磁场对某型无线电引信安全性的影响

 为了研究强雷电电磁场（LEMP）对没有保护状态下无线电引信性能的影响，对LEMP进行了模拟。利用MARX发生器向宽带横电磁波（GTEM）室注入雷电电压波，在GTEM室内产生模拟的LEMP电场；利用浪涌发生器向亥姆霍兹线圈注入雷电电流波，在线圈内产生模拟的LEMP磁场。根据某型无线电引信可能遭遇的雷电电磁环境，对处于勤务处理状态的该型无线电引信进行了辐照效应实验，测试辐照前后引信的性能指标，对其差异进行比较，分析了LEMP对该型无线电引信性能指标的影响。结果表明，在强的雷电电磁场环境下LEMP电场会损坏该型无线电引信的高频组件，使其不能产生探测信号，导致引信不能正常发火；LEMP电场还会损坏检波电路，使检波直流电压不能达到正常指标，从而导致引信也不能正常发火；LEMP磁场对该型引信性能基本没有影响。     

一种基于双环差分结构的脉冲磁场传感器

雷击近场等强电场环境下的磁场测量是电磁脉冲测量技术中的难点之一,由于输出端结构的径向非对称性,传统的环天线很难避免电场干扰。针对于此,研制了一种基于双环差分结构的脉冲磁场传感器,该传感器由双环天线和光传输系统组成。根据近场电磁场量的分布特性,双环天线选择平行镜像对称放置的方式,从而能够将终端电压区分为磁场响应分量和电场响应分量,再通过末端差分电路即可去除电场响应分量,得到纯净的磁场响应分量。试验表明,在邻近雷击环境模拟装置中,双环传感器相较于单环传感器具备更强的抗电场干扰能力,能够实现磁场的准确测量。     

A mobile test facility based on a magnetic cumulative generator to study the stability of the power plants under impact of lightning currents

The report presents the results of the development and field testing of a mobile test facility based on a helical magnetic cumulative generator (MCGTF). The system is designed for full-scale modeling of lightning currents to study the safety of power plants of any type, including nuclear power plants. Advanced technologies of high-energy physics for solving both engineering and applied problems underlie this pilot project. The energy from the magnetic cumulative generator (MCG) is transferred to a high-impedance load with high efficiency of more than 50% using pulse transformer coupling. Modeling of the dynamics of the MEG that operates in a circuit with lumped parameters allows one to apply the law of inductance output during operation of the MCG, thus providing the required front of the current pulse in the load without using any switches. The results of field testing of the MCGTF are presented for both the ground loop and the model load. The ground loop generates a load resistance of 2–4 Ω. In the tests, the ohmic resistance of the model load is 10 Ω. It is shown that the current pulse parameters recorded in the resistive-inductive load are close to the calculated values.     

无人机收发信机快沿电磁脉冲效应研究

为了探究快沿电磁脉冲(FRTEMP)对无人机收发信机的损伤效应,以某型无人机收发信机为研究对象,通过快沿双指数脉冲Marx源与GTEM室模拟产生快沿电磁脉冲对收发信机进行辐照实验。以收发信机是否损坏无法工作为收发信机是否受到电磁脉冲损伤的判别依据,同时进一步检测收发信机内部电路具体损坏器件。实验结果表明,快沿电磁脉冲能够造成无人机收发信机损坏,得到了导致无人机收发信机损坏的快沿电磁脉冲场强阈值。对损坏的无人机收发信机进行机理分析和检测,结果表明,本振电路损坏导致收发信机无法输出工作信号,而锁相环是导致本振无法工作的的关键原因,通过定位到具体受损器件可以进行进一步脉冲防护工作以及为易损器件加装防护提供基础。     

无人机外壳屏蔽效能测试方法

为研究无人机壳体的屏蔽效能,基于数值仿真软件CST建立了无人机外壳的计算模型,分析了电磁波辐照方向、极化方式对无人机壳体内部电磁场分布的影响,得到了无人机壳体的屏蔽效能随壳体材料电磁参数的变化规律。提出了使用频率搅拌混响室测试无人机外壳屏蔽效能的方法,给出了测试流程,构建了测试系统,验证了该方法的有效性。结果表明:混响室频率搅拌方式能够在无人机壳体内部得到统计均匀的电磁场,在1~10 GHz频段壳体屏蔽效能在8~10 dB,不同测量位置得到的屏蔽效能测试结果偏差小于3 dB的概率为94%。     

脉冲电场测试中的激光供电技术

为解决脉冲电场测试系统中的供电问题，设计了一套激光光纤供电系统，该系统由激光器、多模光纤及光电池构成。重点研究了激光器与光纤的耦合问题，设计了透镜系统对激光器输出光束进行准直和压缩。通过MOCVD法研制了GaAs光电池，并制作了椭球形"光伏眼"来提高光电转换效率。仿真和实验表明:采用透镜耦合时，激光器与光纤的耦合效率可达80%以上，远远高于直接耦合时的16%，改进后的"光伏眼"耦合效率相比直接耦合时提高了54.5%，激光供电系统的转化效率在40%以上。该系统的研制为解决脉冲电场的供电问题提供了一种方案。     

基于电磁感应的脉冲功率发生器试验研究

为了验证基于电磁感应原理的脉冲发生器的可行性,设计了一种小型脉冲发生器试验模型。对发生器的初始磁场与磁芯转变过程进行了分析与计算,建立了发生器的等效电路模型,并结合试验测量的负载电阻电压得出发生器的感应电压。设计的发生器整体直径约70mm,长度约85mm,其中磁芯直径为25mm,长度为25mm,提供初始磁场的永磁体厚度为10mm,试验得出发生器感应电压峰值为784.5V,与理论计算结果基本吻合,验证了发生器的可行性。