超五类以太网线HEMP耦合试验研究

线缆耦合是HEMP对电子设备造成毁伤破坏效应的主要途径之一.针对影响网线中电压、电流的几个关键因素,如辐照场强等级、网线长度、放置方式、屏蔽与否等,从实验的角度探究网线的HEMP耦合规律.得到了网线芯线上耦合电压电流与环境场、网线长度之间的关系;分析了不同放置方式下芯电压、芯电流的之间的差异;测试了屏蔽网线的屏蔽效能,得到了皮电流与辐照场之间的关系.所得到的结论对于实验研究及防护设计都有参考意义.     

雷电电磁脉冲场对多芯线的耦合效应研究

为研究多芯线短线缆在雷电电磁脉冲场辐照下终端负载的感应电压,利用WU-800型MARX源和有界波模拟器来模拟雷电电磁脉冲场,对多芯线进行辐照耦合试验。试验中通过改变试验条件,得到了不同雷电电磁脉冲波形、多芯线长度、辐射场与线缆夹角、线缆终端负载条件下多芯线终端负载的感应电压的变化规律。试验发现:雷电电磁脉冲的上升沿对线缆耦合电压幅值影响较大,脉宽对耦合电压影响较小;线缆长度对感应电压的幅值及响应频点有重要影响;电场极化方向对线缆终端响应幅值有较大影响,但并不改变响应波形;随着受测端负载阻值的增加,线缆感应电压也逐步增大,非受测端负载对线缆感应电压无影响。     

变形对称多芯屏蔽电缆电容的LBEM分析

介绍用线性边界元法计算对称多芯屏蔽电缆电容的基本原理和求解过程.2个工程实例的计算结果表明:用线性边界元法计算对称多芯屏蔽电缆,不仅具有较高的精度,而且可很方便应用于各类变形多芯屏蔽电缆的工程计算;给出了两种多芯屏蔽电缆不同位置放置时各芯线间的耦合电容随变形程度变化的关系曲线,获得了两种电缆合适敷设位置.     

旁路耦合电弧MIG焊数据采集系统的设计与实现

建立一套用于旁路耦合电弧MIG焊接的实验系统,运用LabVIEW编写旁路电弧MIG焊多路电流电压、电弧图像的采集程序,实现焊接电流、电压高速采集,实时显示及存储功能.根据采集得到的实验数据,分析在不同焊接旁路电流输出下,焊接电弧图像、电流电压同步采集过程中电流与电压数值关系及电弧形态.同步过程电流电压数值关系和电弧形态.研究结果表明,旁路电弧MIG焊接过程电流电压信号稳定,焊缝成型质量好,符合旁路耦合电弧理论关系.     

平面波照射下屏蔽腔内滤波器的分析

电磁波会通过屏蔽腔上的孔缝耦合到腔内并在电路板上激励起干扰电压,影响电子器件的正常工作。该文采用时域数值仿真,计算了一个微带线耦合滤波器分别在自由空间和屏蔽腔内时,在平面波的照射下端口电压响应,并通过Fourier变换得到频域响应。计算了不同入射电场方向、滤波器在屏蔽腔内的不同摆放位置对端口电压的影响,得到了各种情况下端口电压随频率的变化曲线。结果表明,放置在屏蔽腔中时,受屏蔽腔谐振特性的影响,滤波器的散射参数会变差,端口电压的频率响应也由自由空间的连续分布变为分立的谐振峰。在放置电路板时应尽量避免使滤波器的走线方向和开缝的方向垂直,同时还要考虑不同位置对端口电压的影响。     

电气化铁路信号电缆接地对其屏蔽性能的影响

本文分析了信号电缆的屏蔽系数计算公式,建立了电气化铁路电力牵引供电系统对信号电缆干扰产生纵向感应电动势的计算模型,通过ATP-EMTP仿真计算分析了信号电缆接地方式等对其屏蔽性能的影响。分析研究表明:仿真计算结果与屏蔽系数公式计算结果相一致,电缆屏蔽层的接地方式、接地电阻大小对信号电缆缆芯感应电压有重要影响;降低屏蔽层的接地电阻、增加屏蔽层的接地点,可以有效降低信号电缆缆芯的感应电压。     

金属波导对电子设备电磁效应的影响

为减少电子设备中通风散热孔洞耦合的电磁干扰,采用金属波导来屏蔽孔洞.从干扰源的种类、波导长度、波导形状3方面研究金属波导对电子设备中心点处电场与屏蔽效能的影响.UWB对金属腔体的影响最大,快速HEMP对腔体的影响最小;增加矩形波导长度,有利于抑制低频段电磁干扰;圆形波导和方形波导对干扰源的抑制能力较强.研究结果能为电子设备的电磁防护提供理论参考,指导工程防护设计,具有重要的应用价值.     

HEMP环境下屏蔽箱体对贯通导线感应电流的影响

屏蔽箱体上的贯通导线可以使箱体内部电路上的HEMP感应电流显著增加,研究表明这是由HEMP直接与导线及其周围导体耦合作用的结果,辐射耦合对其影响很小。此研究对电子装备的设计和安装有一定的指导意义。     

纳米尖阵列屏蔽效应与发射面积耦合机理仿真

基于纳米尖阵列的场致发射放电结构是微纳电离式器件的核心,能有效降低放电电压,但同时也决定该放电结构的放电电流较小难以被精确感知。对纳米尖阵列电极的电场屏蔽效应和有效发射面积的优化,是提高放电强度的有效方法,对此,利用有限元方法对N_2-O_2空间的动态电场进行数值模拟,对纳米尖阵列在不同间距下的放电过程进行仿真计算。计算发现:在纳米尖阵列中,随着纳米尖间距的增加,尖端间的屏蔽效应逐渐减弱,最终趋于各尖端独立放电的情况;并通过不同间距下尖端动态放电过程中的电子密度分布情况,对屏蔽效应进行进一步验证和说明;最后,通过探究屏蔽效应与发射面积间耦合关系对放电电流的影响,发现在纳米尖阵列中,尖端间距与尖端高度之间存在最佳比例,使纳米尖阵列的放电电流最大。研究揭示常压微电晕放电阵列电极屏蔽效应与发射面积的耦合机理,可用于调控微纳场致发射电离器件的放电效应,进而为此类器件输出性能优化提供一定的理论指导。     

PLZT陶瓷在多能场耦合下的光致伸缩效应本构模型

针对镧改性锆钛酸铅(PLZT)陶瓷光致形变与光生电压之间的迟滞现象,为提高其光致形变响应速度,提出了一种新型的多能场耦合下光致伸缩效应本构模型.对多能场耦合下反常光生伏特效应、热释电效应、压电效应以及热膨胀效应等之间的耦合关系进行理论分析,推导出多能场耦合下光致伸缩数学模型;通过光致伸缩静态实验及参数拟合分别验证了PLZT陶瓷温度、电压和形变的数学模型;对所建立的光致伸缩数学模型进行理论分析得到,光照时PLZT陶瓷的温度升高是影响光致形变响应速度和光致形变与光生电压之间的迟滞现象的主要原因.该新型光致伸缩效应本构模型为消除PLZT陶瓷的迟滞现象,提高光致形变响应速度提供了理论依据,推动了PLZT陶瓷在微驱动领域的应用.     

七芯光子晶体光纤耦合特性的研究

根据七芯光子晶体光纤(PCF)7个超模的特征,给出了七芯PCF耦合长度的一种计算方法,揭示了七芯PCF的七个超模与耦合特性之间的内在联系。利用有限差分光束传播法(FD-BPM)分析了七芯PCF的耦合特性,发现其耦合长度随着传输波长的增加而减小;随着纤芯与包层材料折射率之差和纤芯之间距离的增大而增加;还分析了七芯PCF的横向不均匀性、纵向不均匀性、位置偏移等因素对其耦合特性的影响,为设计七芯PCF的结构提供了理论依据。     

110kV单芯电缆金属护套感应电压计算及分段

电缆线路较长时将引起过高的金属护套感应电压,从而降低电缆的使用寿命,并危及人身安全。建立三相线芯对屏蔽层感应电压计算模型,推导出单芯电缆金属护套的感应电压表达式,得到了正常运行条件下不同长度的单芯电缆线路感应电压。     

静电放电电磁脉冲辐照效应研究

基于传输线理论研究了静电放电电磁脉冲(ESD EMP)对电路的辐照效应机理,并建立了相关的数学模型.参照IEC61000-4-2标准,进行了ESD EMP辐照效应实验,同时实测了耦合板周围电场强度,实验结果表明,当受试设备电路板平行于水平耦合板(HCP)放置时,在电场强度类似的情况下,对水平耦合板(HCP)放电时的感应干扰电压普遍比对垂直耦合板(VCP)放电时高.将实验结果与模型分析比较,结果吻合良好,因此可以用此模型来研究静电放电产生的电磁脉冲场与电子系统的能量耦合问题.本文研究也表明现行的IEC61000-4-2标准存在不足,水平耦合金属板会改变静电放电电磁脉冲辐射场的入射方向,对测试结果影响较大,需要对被测设备(EUT)的摆放位置作进一步的规范.     

基于谐波状态空间的逆变器滤波电路状态评估方法研究

逆变器已经成为现代电网不可或缺的部分,广泛应用于电网与可再生能源和各种负荷之间。逆变器末端的滤波电路属于重要的部件之一,其参数状态决定于逆变器的品质及可靠性。首先通过建立谐波状态空间数学模型,获得输入量与输出量之间的耦合关系,然后注入扰动电压到逆变器输入端,通过检测输出电流的信号,利用输出量与输入量之间的耦合关系来判断逆变器滤波电路的状态情况,并将仿真所得到的输出电流的谐波含量与滤波电路元器件参数的改变关系拟合成线性关系图。最后通过实验样机验证了方法的有效性。     

空气式静电放电的规律

利用新型静电放电(ESD)模拟测试系统,在较宽范围的电压电平下,用数字存储示波器测量了放电电流的峰值、自制金属半圆环上的耦合电压峰-峰值,对结果进行分析得到:在放电电压一定的情况下,放电电流峰值和耦合电压基本上随着电极接近速度的提高而增大,负极性放电时,没能呈现出很好的规律性;在各个不同的接近速度下,放电电流(耦合电压)与放电电压呈现的规律是一致的,放电电流(耦合电压)与放电电压不存在简单的单调递增或者递减的关系;不同极性的放电电压,呈现出不同的规律性.     

快速瞬态过电压激励下二次电缆终端传导和辐射干扰水平对比研究

气体绝缘变电站(gas-insulated substation,GIS)中隔离开关操作产生的瞬态电磁过程是影响智能组件正常工作的主要电磁干扰源,其在二次电缆的传导耦合和辐射耦合干扰分量大的大小研究较少。通过252 k V GIS真型实验平台模拟了变电站快速瞬态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)产生电磁干扰;测量了不同屏蔽措施条件下二次电缆两端干扰电压水平,得到了电缆端口干扰电压的时域和频域特性。通过统计分析发现辐射耦合是干扰电压产生的主要方式;因此为保证二次电缆安全稳定工作,变电站二次电缆应采取良好的屏蔽措施。     

VDMOSFET终端场板的设计考虑

对最基本的场板结构,通过理论推导,深入讨论了场板下氧化层厚度与击穿电压、氧化层玷污所带正电荷电量之间的关系;又给出了场板长度值与击穿电压和P*区结深之间的关系,为VDMOSFET的结构设计和工艺实施提供了理论的依据。     

VFTO激励下二次电缆终端传导和辐射干扰水平对比研究

气体绝缘变电站(GIS,gas-insulated substation)中隔离开关操作产生的瞬态电磁过程是影响智能组件正常工作的主要电磁干扰源,其在二次电缆的传导耦合和辐射耦合干扰分量大的大小研究较少。通过252kVGIS真型实验平台模拟了变电站VFTO(very fast transient overvoltage)产生电磁干扰;测量了不同屏蔽措施条件下二次电缆两端干扰电压水平,得到了电缆端口干扰电压的时域和频域特性,通过统计分析发现辐射耦合是干扰电压产生的主要方式。因此为保证二次电缆安全稳定工作,变电站二次电缆应采取良好的屏蔽措施。     

低频线缆BCI等效替代强场连续波电磁辐射理论研究

由于互联系统信号传输的基础是双线,以低频线缆耦合通道中比较典型的平行双线为研究对象,针对互联系统单端为非线性受试设备的电磁辐射敏感度作了理论研究.讨论了典型互联系统辐射与注入的等效以及在高场强下的外推条件,推导了辐照条件下互联线缆平行双线端口的感应电压,通过引入电流注入探头典型的π型电路模型,进而对单端为非线性受试设备的互联系统单端共模注入方法(BCI)注入与辐照的响应作了计算,进行了BCI等效替代强场连续波电磁辐射的实验验证,并分析了辐照时有无大电流注入探头对辐射与注入等效的影响.     

基于BLT方程的埋地管道电磁脉冲响应规律研究

高空核爆电磁脉冲(HEMP)会在埋地油气管道上产生感应电流和感应电压,可能对油气管道的测量监控装置及阴极保护系统产生影响。为研究HEMP对埋地金属管道的电磁影响,本文利用合成电压波的思想推导了可用于分析不均匀传输线响应的BLT超矩阵方程,通过与链参数方法的计算结果进行比较,验证了该方法的正确性和有效性。建立了埋地管道的分段串联传输线模型,应用BLT超矩阵方程计算了管道特性阻抗连续时管道参数和管道折角对管道上电流、电压的影响,将入射仰角、入射方位角和场源方位角作为随机变量,计算了入射波状态对响应电流影响的统计信息;针对大地电导率横向差异引起的特性阻抗不连续情况,计算分析了管道电流电压的响应情况;研究结果可为油气管道的电磁脉冲防护提供相关参考。