某设备在典型电磁脉冲环境下耦合效应的仿真分析

利用电磁仿真软件FEKO建立了典型高空核电磁脉冲环境和设备模型,研究了某型电子设备的电磁耦合规律.研究表明:设定的高空核电磁脉冲场环境基本满足实验设备的尺寸要求,为今后的仿真实验提供了参考;同型窗口耦合具有同一性;内部表面对耦合场具有反射增强作用;内部设备使得底部开口附近的耦合场非对称化;(y=0.5,z=1.1)与(y=-0.5,z=1.1)对应图形所存在的差异与右侧观察窗和后门窗口的位置密切相关;对称窗口的耦合场非对称分布和内部耦合场的强度明显增强(160MHz除外),其具体原因是内部设备壳体对耦合电磁场的反射增强作用和内部空腔区域的变化造成了谐振频率的变化.     

基于石墨烯超材料的类电磁诱导透明研究

建立一个基于石墨烯的太赫兹超材料的周期单元结构,利用时域有限差分法进行仿真计算,深入解析石墨烯超材料与太赫兹电磁波相互作用出现的电磁诱导透明现象。分析了TM模式下该结构的电磁诱导透明发生的机理,通过改变结构材料、入射角度、石墨烯条的尺寸,分析反射峰的频点和透明窗口变化。计算结果表明:该结构在5.59 THz处由于共振耦合产生干涉相消,形成一个透明窗口;当石墨烯条的宽度增加时,共振频点发生蓝移,共振强度也明显增强,但透明窗口宽度并没有明显的变化;增加电磁波的入射角度,共振耦合强度减弱,但耦合频点基本无变化,说明该结构产生的电磁诱导透明效应对电磁波入射角不敏感。该研究结果在太赫兹反射器、非线性器件等方面有着潜在的应用价值,给太赫兹超材料器件的设计提供了新的思路。     

圆坯中频电磁软接触连铸结晶器内弯月面波动分析

通过实验的方法测量出不同电参数和工艺参数下圆坯中频电磁软接触连铸结晶器内弯月面不同位置的波动情况.实验结果表明:在中频电磁场的作用下,弯月面的波动明显加剧,弯月面中心处的波动相对于边缘部分波动小;随着功率增加,整个内弯月面区域的波动都会加剧,但中心处的波动加剧程度和幅度都比边缘部位要小;当液位越靠近感应线圈中心高度时波动越剧烈,液位位于线圈中心高度以下比线圈中心高度以上相同位置稳定;随着磁场频率增加,结晶器内弯月面的波动趋于稳定,但波动方差的衰减幅度在减小,综合考虑所选择的频率为2.5 kHz.     

对典型弹体的电磁仿真数值分析

为了研究某型弹药的电磁耦合规律,利用电磁仿真软件FEKO建立了弹体模型和所需的电磁环境。研究得到:弹体与引信壳体的屏蔽效能随频率变化的规律;在弹体内部腔体存在谐振频点,存在电磁耦合场的增强区域;引信内部存在谐振频点,存在电磁耦合场的增强区域。     

休斯型耦合腔电磁色散特性研究

微波电子器件中填充等离子体是提高其输出功率和效率增加工作带宽的有效途径之一.利用电磁场分析理论模型,研究了行波管耦合腔高频慢波结构的色散特性,建立了填充等离子体耦合腔高频慢波结构的色散分析模型.研究表明,填充等离子体后高频慢波结构的色散行为发生了重大变化.首先是当电磁波频率高于等离子体频率时,色散频谱有一个微小的上移;其次是当电磁波频率低于等离子体频率时,发现了一种新的电磁波模式——混合模.工作在混合模的行波管具有更宽的带宽,可达到未填充等离子体时的带宽的一倍以上.混合模是体积模,电场在电子通道的对称轴附近最强,更有利于电子与微波之间能量的有效交换,易于实现大功率微波电子器件.     

微带多耦合SIR带通滤波器的设计

基于微带SIR的特性,提出了一种紧凑的微带多耦合带通滤波器结构,介绍了通过控制微带SIR谐振器的阻抗比值来调整二阶通带中心频率的位置,从而实现二阶杂波抑制和改善滤波器上边阻带衰减特性的原理.最后设计了一个中心频率为3.65 GHz,分数带宽约为3.5%的微带多耦合SIR带通滤波器,仿真表明其频率响应在1阶杂波频点处有-10 dB左右的衰减,使得滤波器在上边阻带的衰减更陡峭,通带更对称.制作的电路在中心频率处的插入损耗测试结果为-3.2 dB,带宽大约为120 MHz,和仿真结果比较一致.     

低频电磁热顶铸造7050铝合金的表面质量和组织

在传统热顶铸造基础上,开发了一种新的热顶铸造结晶器,并在铸造过程中施加了低频电磁场,得出了稳定铸造φ500 mm 7050高强铝合金铸锭的工艺条件;当电磁场频率为15 Hz、磁场强度为10000 At时,铸造出了表面光滑的铸锭.采用偏光显微镜(Leica DMI)观察试样,分析试样的微观组织.实验结果表明:铸造过程中施加低频电磁场能提高铸锭的表面质量,细化铸锭的内部组织,以及抑制铸锭内部裂纹的产生.总结了低频电磁铸造改善表面质量和细化组织的原因以及低频电磁场对液穴形状的影响.     

2.45GHz柔性微带天线的设计及传感特性

设计一种共面波导馈电的2.45 GHz柔性微带天线, 通过在高频结构仿真(HFSS)软件中构建3层人体组织模型（皮肤 脂肪 肌肉）, 仿真分析人体组织对天线关键参数的影响, 优化柔性天线的结构参数, 并研究柔性微带天线在弯曲状态下的传感性能. 测试结果表明: 天线中心频率在2.40 GHz处的回波损耗为-26 dB, 工作频带为2 030~2 770 MHz; 天线弯曲时中心频率发生偏移, 可应用于测量弯曲状态下的不同曲率半径.     

ZL201合金低频电磁铸造与二次加热的合金组织

采用低频电磁铸造技术制备ZL201合金半固态坯料,研究了电磁场频率以及二次加热温度和保温时间对合金微观组织的影响.结果表明,随着电磁场频率从10 Hz增大到30 Hz,组织的枝晶化趋势逐渐减弱,当电磁场频率为30 Hz时,可以获得均匀、细小的蔷薇状和等轴晶组织.对电磁场频率为30 Hz时铸造的半固态坯料进行二次加热表明,当二次加热温度为630℃,保温20 min后,铸造组织逐渐转变为均匀的近球形组织,具有良好的触变成形性.     

低频电磁场对过共晶铝硅合金组织的影响

采用低频电磁半连续铸造技术制备Al-19.2%Si合金铸锭,利用电子光学显微镜对铸锭的显微组织进行分析比较,研究了电磁场强度和频率对初生硅颗粒形貌的影响;利用测温技术对合金的凝固过程进行监测,研究低频电磁场对凝固前沿温度场的影响.实验结果表明:与普通DC铸造相比,采用低频电磁半连续铸造可以明显改变液穴中熔体的温度场,使其温度显著下降,温度分布均匀,液穴降低,初生硅颗粒得到有效细化;改变外加电磁场条件,随着电磁场强度的增加,初生硅颗粒细化;随着电磁场频率的增加初生硅颗粒逐渐变大.在本实验条件下,外加电磁场条件为15 Hz,12000At时,初生硅颗粒最为细小.     

线板结构辐射发射分析与研究

电磁兼容实验和实际电子设备中存在较多的线板结构,而电子设备的低频(30~200 MHz)电磁辐射发射主要通过这种结构辐射出去。因此,通过美军标MIL-STD-461F实验对这种线板结构进行了研究,采用全波电磁仿真和实际测试相结合的方法分析线板结构参数对电磁辐射结果的影响。首先仿真了双锥天线及其天线系数并与校准的结果进行了对比;然后仿真了天线处于不同极化方式时,线缆距离金属板的高度和线缆长度等参数对辐射发射的影响,并与实验结果进行了对比。研究有助于电磁兼容工程师更好的理解电子设备电磁辐射水平,进而更好地进行电磁兼容设计。     

复杂地表条件下的电磁式可控震源广义预测控制方法

作为一种浅层高分辨率可控震源,电磁式可控震源在浅层地震勘探中受到了广泛的重视。电磁式可控震源激发信号质量总是受到地表条件影响,在地形平坦,并且震源基板与大地耦合条件良好的情况下,电磁式可控震源能够取得良好的勘探效果。而在地形起伏,基板与大地耦合较差的复杂地表条件下,当前可控震源控制系统激发信号存在比较严重的畸变,控制精度严重下降,地震勘探误差变大。为此研究适于复杂地表条件的可控震源高精度控制系统具有重要意义。将可控震源与大地看成一个系统,耦合条件不同意味着系统模型是变化的,因此控制系统应采用与模型无关的控制算法才能适应变化的地表条件。针对上述问题,在分析电磁式可控震源输出信号畸变特性,以及产生畸变原因的基础上,探讨电磁式可控震源激发信号估计的方法,研究利用广义预测控制方法与相位预补偿、零相位滤波方法相结合实现对可控震源激发信号相位、幅度畸变的控制。经仿真实验,广义预测控制后电磁式可控震源激发信号相位最大偏差由125°减小到3°,最大幅度畸变由133%减小到4%,在3 000 m/s速度模型下,由震源激发信号畸变导致的定位误差从1.5 m减小到小于0.2 m,提高了复杂地表条件下电磁式可控震源地震勘探精度,实现了复杂地表条件下可控震源激发信号高精度控制。     

基于Biexponential基电流传输线通道模型的地闪回击近场电磁环境

地闪回击过程中产生的雷电电磁脉冲作为一种场强幅度大,频谱分量复杂的高功率电磁脉冲,其在回击近场区会形成极为复杂的电磁环境。随着微电子技术的快速发展,微电子设备电磁敏感度大大提升,从三维空间入侵的雷电电磁脉冲对于电子及电气设备的电磁危害不仅限于干扰其正常工作,更有甚者会造成设备的损毁。利用基于Biexponential基电流函数的传输线通道模型,模拟地闪回击物理过程以研究回击近场区综合电磁环境。研究结果表明:利用基于时域有限差分法的XFDTD电磁场仿真软件,可以便利地获得形象直观的回击近场区三维电磁场分布情况。回击近场区复杂的电磁环境会严重影响电子设备的正常运行,近场区LEMP的电磁危害不可小觑。     

基于Comsol Multiphysics的新型高压直流继电器电弧仿真分析

传统直流电磁继电器采用电磁驱动方式，分断间距为2~3 mm，在工作负载增大时需增加线圈匝数，导致继电器质量增加、灭弧难度增大。为解决上述问题，采用微电机蜗轮蜗杆作为驱动机构、分断间距相比传统电磁继电器大数倍的新型高压直流继电器设计方案，并利用多物理场耦合软件Comsol Multiphysics，基于磁流体动力学（MHD）理论建立了直流继电器的二维电弧仿真模型。考虑到分断间距、电流、磁场强度以及分断速度等条件对电弧的影响，分析了不同上述条件下电弧的运动特性，得到了适定参数下较为合理的间距、工作电流、磁场强度和分断速度，为新型高压直流继电器灭弧系统的结构设计提供参考。     

热-力-电耦合下天线罩电性能仿真及分析

在实际飞行工况下,热力载荷会改变高速飞行器天线罩原有的电磁特性,从而影响制导性能。提出了一种基于六面体网格划分的热-力-电耦合模型及仿真方法,可准确表征高速飞行工况下天线罩介电温漂和结构变形对电性能的影响。基于天线罩热-力-电共享网格模型,首先通过瞬态热仿真得到天线罩响应温度场,通过静力分析得到天线罩结构变形场。然后,将天线罩介电温漂和结构变形准确传递到其电磁仿真模型中,并采用三维射线跟踪法计算其电性能。最后通过一个典型算例对高速飞行工况下天线罩电性能的变化进行仿真和分析,结果表明电性能变化非常明显,也进一步说明了所提方法的可行性和研究的必要性。     

电动车用轮毂电机场路耦合分析

针对电路模拟法和电磁解析法难以准确计及铁磁材料磁导率非线性的影响,以及磁场有限元法难以分析外电路为非标准正弦激励等问题,采用场路耦合法分析电动车用轮毂电机特性,将电磁场有限元方程与外电路方程联立求解,充分考虑外电路中时间谐波电流等非线性因素对磁场的影响,实现电磁场量和电气量的直接耦合。推导轮毂电机电磁场与外电路耦合离散方程、机械运动方程以及功率损耗方程,计算其负载感应电动势和功率损耗,对比分析磁场有限元法和场路耦合法计算结果的差异,并研究轮毂电机功率损耗密度的分布规律。分别采用磁场有限元法和场路耦合法计算在不同工况运行时电机的效率特性,通过样机实验对比分析,结果表明:场路耦合法计算结果更准确,证明所用分析方法的正确性。     

高温高低周复合载荷试验加载技术

为了获取航空发动机涡轮转子叶片的疲劳寿命,通过电磁感应加热、高低周复合载荷协调加载控制方法实现正交载荷解耦联合加载,研究了转子叶片在高温环境、低周离心载荷和高周振动载荷耦合响应,并基于涡轮叶片模拟试验件,对上述技术进行了验证.结果表明,该试验技术具备可行性和正确性.可见该技术可以实现航空发动机结构部件的多场耦合复杂载荷...     

邻近效应对钢板阻抗的影响及其等效电路模型

为预测舰船系统的电磁兼容性和定量分析系统的共模干扰,研究了舰船接系统的阻抗特性。针对钢板2点之间阻抗特性与外部线路之间的关系,分析邻近效应对钢板阻抗的影响机理,建立了系统之间共地耦合干扰的三阻抗等效电路模型,采用四端连接方法测量了2个共地系统之间的耦合阻抗。分析表明,在强邻近效应情况下磁场耦合不仅产生等效互感而且产生等效互电阻,实验测试表明邻近效应使钢板电阻在1 MHz时比无邻近效应时大17倍。采用平面钢板简化模型和有限元计算方法分析钢板的耦合电阻,与实测数据的误差小于17%,验证了等效电路模型的正确性。     

邻近效应对钢板阻抗的影响及其等效电路模型

为预测舰船系统的电磁兼容性和定量分析系统的共模干扰,研究了舰船接系统的阻抗特性。针对钢板两点之间阻抗特性与外部线路之间的关系,分析了邻近效应对钢板阻抗的影响机理,建立了系统之间共地耦合干扰的三阻抗等效电路模型,采用四端连接方法测量了两个共地系统之间的耦合阻抗。分析表明,在强邻近效应情况下磁场耦合不仅产生等效互感而且产生等效互电阻,实验测试表明邻近效应使钢板电阻在1MHz时比无邻近效应时大17倍。采用平面钢板简化模型和有限元计算方法分析了钢板的耦合电阻,与实测数据的误差小于17%,验证了等效电路模型的正确性。     

电磁场作用下塑性变形组织细化实验研究

采用Gleeble1500热力模拟实验机和自行设计的电磁装置,研究了低碳钢在塑性变形时电磁场作用对组织细化的影响,并与相同变形条件下无电磁场作用的实验结果进行了对比分析·研究结果表明,电磁场对变形后的组织有明显的影响,在相同的变形条件下随着磁场强度的增加,晶粒细化作用加强·