飞机雷电间接效应仿真与研究

为了分析雷电对飞机的间接效应,采用基于传输线矩阵法的电磁仿真软件CST,对某小型纯金属机身飞机进行大电流脉冲注入仿真。具体仿真分析注入不同雷电流模型,雷电以3种路径击中飞机时,飞机的表面电流分布、舱内外不同部位的瞬态磁场分布以及内部不同类型电缆的耦合情况。仿真结果表明,飞机表面电流分布与雷击路径有关,与雷电流模型无关;飞机内部电缆耦合情况受雷电流参数影响较大;且不同类型电缆有不同的耦合表现;飞机各部位的磁场强度随雷电流幅值增大呈线性增长,舱内机箱上的磁场强度是机身外部磁场强度最大值的0.29%。     

罗可夫斯基线圈的量测原理及仿真实验研究

阐述了罗可夫斯基线圈测量电流的基本原理和基本模型,介绍了其量测特性及应用场合,在仿真和实验研究的基础上,验证了用于罗可夫斯基线圈测量工频大电流的积分器模型的有效性和实用性,同时对影响罗可夫斯基线圈测试的参数进行了分析和仿真计算.     

地闪雷电流间接测量技术

针对在高塔上设置分流器或套线圈直接测量雷电流存在的困难,提出了地闪雷电流间接测量技术,并专门研制了单匝正交环天线,用以对地闪LEMP水平磁场及雷电流的方位进行测量,同时采用声光差定位系统获取测点与闪电通道的距离,再根据电流与其产生的磁场的关系进行反演计算,从而在实现对雷击点定向的同时,完成对雷电流的间接测量。利用该项技术,从测得的20组磁场数据中选用2组,根据同步获得的测点与雷击点间的距离,得出了2个雷电流波形,依据这2个电流波形,采用时域有限差分法计算得出的测点处磁场波形与实际测得的波形均具有良好的一致性。     

雷电波分析与比较研究

本文对双指数雷电流模型和 IEC1 3 1 2—— 1推荐的雷电流模型进行了分析和研究 ,计算了这两种雷电流模型的雷电流参数。在此基础上 ,用 FFT方法分析了雷电流的频谱分布     

交流电磁场检测探头激励线圈的数值仿真及优化

应用ANSYS软件系统建立了交流电磁场检测(ACFM)探头激励线圈数值模型,研究了不同几何形状的ACFM探头激励线圈的感应磁场以及工件表面的感应电流分布,确定了激励电流与激励线圈结构的定性、定量关系.根据优化的激励线圈,在工件表面得到符合要求的均匀交变电流,从而为探头的研发提供了科学依据.通过对比分析可知,工件表面感应电流的均匀区域与激励线圈水平段的长度存在定量关.     

交流电磁场检测探头激励线圈的数值仿真及优化

应用ANSYS软件系统建立了交流电磁场检测(ACFM)探头激励线圈数值模型,研究了不同几何形状的ACFM探头激励线圈的感应磁场以及工件表面的感应电流分布,确定了激励电流与激励线圈结构的定性、定量关系。根据优化的激励线圈,在工件表面得到符合要求的均匀交变电流,从而为探头的研发提供了科学依据。通过对比分析可知,工件表面感应电流的均匀区域与激励线圈水平段的长度存在定量关系。     

光推动光电混合式电流互感器的研究

研究了一种用于测量高压电站中输电线电流的光电混合式电流互感器 .采用传统的电流互感器作探头 ,设计了一个微功耗测量电路 ,把被测信号转化为脉冲宽度的变化 ,用光纤把信号传输到单片机系统进行处理 .可以在常规环境中实现光推动     

运动导体感应涡电流分布的解析计算与仿真验证

在电磁应用中,分析导体在电磁场激励作用下感应涡电流的分布有利于深入理解导体与激励源之间的相互作用。因其复杂性,运动导体在电磁场作用下涡电流分布的规律尚未得到充分研究。采用二维傅里叶变换方法,推导出圆形通电激励线圈作用下导电平板涡电流分布的积分形式表达式;该表达式与线圈的激励频率、导体的材料特性、形状及运动速度等参数有关。计算并分析了在相同线圈激励条件下,导体以不同速度运动时,表面涡电流密度分布特点,总结了导体运动速度对涡电流分布的影响规律;并用有限元方法对解析计算结果进行了验证。所采用的解析方法具有方便、快速的优点,该方法也可以用于其他涡电流问题的分析计算。     

温度和外场对巨磁阻的影响

从非线性Kubo公式出发，计算电流在平面（CIP）结构三层 膜的巨磁阻效应，通过考虑电子与自旋相关体散射和界面散射，研究了电流在平面的巨磁阻量子效应，发现Kubo公式中非线性部分在不同程度上影响巨磁阻效应，在零温附近，温度参数对巨磁阻影响很小，而外加偏压对巨磁阻的影响相对较大。     

接地网拓扑结构的组合源磁场叠加成像检测方法

现有研究中常通过电磁感应方法探测接地网拓扑结构,针对该方法弱磁场测量困难,提出了一种组合源磁场叠加成像检测方法。通过多根引下线向接地网周期性轮换注入电流,不同注入方式使电流在接地网中呈现不同流向,保证了接地网不同区域载流导体都能激发有效测量磁场,结合二次开发的超宽带定位系统实时定位阵列式传感线圈测量位置,实现了对地表水平x、y方向感应磁场的扫描式测量,最后采用形态学滤波方法消除异常数据干扰,进而通过Canny边缘检测算子进行接地网拓扑提取。仿真与实验结果表明：文中所述方法能够有效提高接地网拓扑结构的成像效果,接地网网格导体定位精度误差不高于3%。     

直流TIG电弧的电流密度研究

对直流ＴＩＧ电弧阳极表面电流密度的测量方法－－分离极法和探针（自制）法进行了分析比较；以实际测量为基础，研究了这种电弧电流密度的径向分布特征及其数学表达式，分析了电弧电压和电流对电流密度径向分布的影响。研究结果表明：当电流较小时，直流ＴＩＧ电弧电流的径向分布属正态分布；反之，则无法用简单函数式表达。     

脉冲磁场测量系统的研制和标定

为了评估雷击建筑物或其附近室内的脉冲磁场水平,研制了一套由自制磁场探测线圈与光纤传输系统集成的脉冲磁场测量系统.光纤传输系统的灵敏度系数通过正弦波发生器进行标定.8/20μs冲击电流发生器输出端连接直径为0.3 m的单匝线圈组成磁场发生器,磁场探测线圈通过固定在单匝线圈的中心进行标定.试验结果表明,该系统能够有效地测量脉冲磁场,磁场探测线圈的B/U标定系数误差小于3%.     

基于涡流传感器的非接触式金属板厚度测量系统

利用涡流无损检测方法对金属板材进行厚度测量时,由于电涡流传感器探头线圈的阻抗表达式过于复杂,金属板材的电导率、磁导率和厚度等因素对探头阻抗的影响难以通过探头线圈的阻抗变化进行观察。针对这一问题,介绍了一种基于涡流传感器的非接触式金属板厚测量系统。该系统利用PSD技术实现涡流阻抗信号的正交分解,采用STM32单片机对数据进行处理,最后进行人机操作、液晶显示和数据存储。整个系统具有较高的检测精度和灵敏度,能够在强噪声背景的干扰下实现阻抗信号的二维信息检测。     

恒定电流密度分布与霍耳电场

研究了恒定电流场中电流密度沿导体径向的分布和霍耳电场产生的机理及作用,结果表明,沿径向载流子密度增大、载流子定向运动速度增大,载流子在晶格势场中的能态逐步升高;无论在载流的导体内还是在处于超导载流态的超导体内都存在着径向的霍耳电场;霍耳电场的存在是载流子力学平衡的必备条件,霍耳电场关于径向的线积分是载流子在晶格势场中能量增量的量度.霍耳电场与电流磁场的坡印亭矢量表示了电流能量的传输方向,同时证明了焦耳热来源于载流子在晶格势场中的能态变化——从高能态向低能态跃迁,它可以用导体内的轴向电场和电流磁场的坡印亭矢量来表示,导体外表面附近的电场来源于载流子的运动状态变化,而不是直接来自于电源.用处于载流超导态的超导体不存在轴向电场的事实,说明了载流导体内的轴向电场并不是稳定分布的电荷产生的.     

基于分形理论的平面线圈激励涡流传感器

提出并设计了一种基于分形理论自相似结构的科赫雪花图形激励装置的涡流传感器,利用COMSOL多物理场仿真软件进行了计算分析,在此基础上搭建实验平台并进行了实验验证.结果表明,与采用经典的圆形线圈激励方式相比,以科赫雪花图形为激励装置的涡流传感器,能有效提高局部涡流能量密度,改善涡流分布形态,从而提高对微小裂纹缺陷检测的灵敏度.实验表明所研制的新型平面结构涡流传感器,可以制作用于柔性阵列传感器,并能为结构健康监测中提供监测数据.      

内设防雷引下线风力机雷击暂态特性分析

风力机塔筒内部增设引下线提供了一条新的防雷思路,但需要详细分析引下线泄流过程对塔筒内部电气线缆电磁干扰影响。通过EMTP软件搭建风力机叶片、塔筒和接地系统模型,分析引下线与塔筒分流情况,考虑引下线与内部电气线缆电磁耦合作用,计算不同高度处引下线与电缆线间电位差及平均电场强度。讨论引下线与电缆线安全距离及其受雷电流波头时间和土壤电阻率影响。研究结果表明:增设内部引下线后,绝大部分雷电流经由引下线泄散入地;引下线与电缆线间电位差可达MV级别,二者间平均电场强度极易击穿周围空气,发生侧向闪络;但引下线与电缆线间电位差随着塔筒高度的降低发生极性反转,平均电场强度也呈现出先降低后增加的变化趋势。缩短引下线与塔筒间等电位连接间距能够降低引下线和电缆线间电位差与平均电场强度。引下线与电缆线间的安全距离随着雷电流波头时间的缩短和雷电流幅值的增加而增大,随着土壤电阻率的降低而减小。增设内部引下线需要合理设置其与塔筒等电位连接间距和与内部电缆线安全距离。     

油气管道变形涡流检测线圈探头的有限元仿真分析

涡流测距法是油气管道变形检测的一种有效手段,该方法要求电涡流线圈探头的量程较大,以便检测器能够顺利通过管道的变形区域。为提高线圈探头在较远距离上的检测分辨率,利用有限元方法,在保持线圈探头上激励功率不变的条件下,对线圈探头产生磁场的空间分布进行了仿真,并研究了线圈探头的内外径之差、厚度和等效半径对检测分辨率的影响。仿真结果表明:线圈探头的内外径之差增加,其检测分辨率增加;线圈探头的厚度增加,其检测分辨率增加;线圈探头的等效半径增加,其在较远距离下的检测分辨率先增加后减小。试验结果表明:在保持激励功率不变的条件下,增加线圈探头的内外径之差和厚度确实能够提高传感器的检测分辨率和灵敏度,与仿真结果一致。     

人工引发雷电技术及其应用

介绍了利用火箭拖带细金属导线进行人工引发雷电的专门技术,并具体针对1998和1999年夏季在广东从化地区进行的人工引发雷电实验情况进行了详细介绍,包括场地布局、所采用的技术手段及部分结果.电流、电场变化的同步测量以及光学观测揭示出人工引发雷电中存在有3种先导过程,放电特征与自然闪电有极大的相似性.利用人工引发雷电技术,不但有助于揭示雷电放电的机理和特征,而且在雷电防护设备的检验和国防建设中也可发挥重要作用.