CN107014834B - 一种利用超宽谱高功率微波对电声警报控制器进行损伤效应试验的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用超宽谱高功率微波对电声警报控制器进行损伤效应试验的方法，将电声警报控制器置于测试区域，按照以下步骤进行：a1:电声警报控制器正对辐射微波；a2:电声警报控制器侧对辐射波，a3:电声警报控制器背对辐射波；a4:改变极化方式为垂直极化；a5:将连接线缆设置为隐藏于吸波材料中；分别确定上述a1～a5设置下受干扰时所对应的最低场强峰值；a6:确定电声警报控制器受干扰时所对应的最低场强峰值；a7:确定电声警报控制器损伤阈值；a8:更换样本，重复步骤a1～a7；a9:综合比较分析步骤a1～a8，确定该型电声警报控制器的损伤阈值范围。本发明具有条理清晰、针对性强和易于实现等优点。
Description
技术领域
本发明属于电磁损伤效应研究领域，主要涉及一种利用超宽谱高功率微波对电声警报控制器进行损伤效应试验的方法。
背景技术
人民防空警报发放控制系统是人民防空体系中的重要组成部分，对城市空防、人员疏散起着至关重要的作用。作为该系统的核心设备，电声警报控制器在面临电磁脉冲武器威胁时能否正常工作是必须要关心的问题，这就需要对其电磁损伤效应进行试验研究。
高功率微波一般指功率在100MW以上，频率在300MHz～300GHz波段的微波。这种武器可以固定于地面，也可车载、舰载、机载或弹载，通过天线向目标辐射强功率脉冲微波波束，也可发射一定重复频率的连续脉冲。可多次或一次性使用。只要功率足够大，用这种武器可攻击空中、地面和地下各种武器装备中的电子系统。从高功率微波武器所产生的微波脉冲的频谱特性可将其分为窄带（NB）和超宽带（UWB）两种，其中超宽谱高功率微波的特点是频谱范围宽（100MHz～10GHz），脉冲功率高（GW以上），上升前沿陡（亚纳秒级），能量在频域上相对分散。由于其占用频带非常宽，几乎覆盖了所有电子系统的工作频段，所以当其功率高达一定程度，不可避免地会对各类电子系统产生损伤。同时，其易通过目标腔体上的孔缝耦合及连接线缆进入腔体内部，从而干扰甚至破坏其内部的电子设备。
目前，对电子设备的电磁损伤效应试验研究主要有两种：辐照法和注入法。两种方法基本原理比较成熟，研究的也很多。辐照效应试验方法, 最常用的有两种:一是高等级试验方法；二是低等级试验方法。低等级试验主要模拟低于威胁等级幅度下的电磁脉冲(EMP)波形,基于减少试验费用或不能获得威胁等级的EMP , 满足“无损” 测试的需要。对于线性系统而言, 可以用低等级测试结果来标定威胁等级场强下的测试数据, 其主要缺陷是难以评估高等级下非线性系统的性能。高等级试验的优点是:无论受试系统是线性系统还是非线性系统, 它都能验证受试系统能否承受规定的电磁威胁环境。该方法的缺点是难以控制波形的幅度和时间去精确模拟威胁波形, 准备和测试过程复杂, 试验费用高。注入法是将电流或电压或两者直接注入到系统的端口, 以确定系统内的器件产生失效或损坏时端口所需的激励等级, 其优点是所用试验设备不太复杂, 测试比较经济。缺点是不能模拟实际的自由场耦合, 感应的脉冲场波形受注入源的特性和耦合机理影响, 不能适当地模拟威胁波形。
电声警报控制器由控制器、电缆、信号接收天线组成，是一典型的非线性系统。高等级辐照试验中该系统耦合通道多样，包括天线、连接线缆、供电电缆、主机面板孔缝等耦合通道；超宽带高功率微波影响参数复杂，包括辐照角度、极化方向、连接线缆处理方式以及重复频率等因素。现有试验方法无法直接应用于该设备电磁易损性考核评估，尚缺乏明确、清晰、可重复的试验方法和操作步骤，因此，研究一套专门针对超宽谱高功率微波对电声警报控制器的电磁损伤效应试验方法非常必要。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明的目的是提供一种利用超宽谱高功率微波对电声警报控制器进行损伤效应试验的方法，其基于辐照法，利用超宽谱高功率微波对电声警报控制器的进行损伤效应试验，具有操作性强、步骤清晰、科学合理等特点。
为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：
首先在试验前，将电声警报控制器置于测试区域,信号接收天线置于室外开阔场地，二者通过专用电缆进行连接；连接好后，打开设备电源开关，设置为遥控报警状态，接收由中央站发出的遥控指令；当接收到其信号时，对应指示灯亮，试验人员通过观察电声警报控制器的工作状态变化来判别其损伤情况；
所述超宽谱高功率微波对电声警报控制器的损伤效应试验按照以下步骤进行：
a1:设置电声警报控制器正对辐射微波，连接线缆设置为暴露于辐射场中，对微波辐射系统设置重复频率为单次，对其进行辐照，极化方式为水平极化，改变辐射距离的远近和辐射方向偏离辐射中心的程度来改变效应物处的场强大小，观察其对损伤效应结果的影响，记录下其出现干扰时所对应的最低场强峰值；
a2:设置电声警报控制器侧对辐射波，其他设置同步骤a1，确定该设置下受干扰时所对应的最低场强峰值；
a3:设置电声警报控制器背对辐射波，其他设置同步骤a1,确定该设置下受干扰时所对应的最低场强峰值；
a4:改变极化方式为垂直极化,其他设置为步骤a1～a3中使电声警报控制器最易受干扰的微波辐射系统设置和样本设置，确定该设置下受干扰时所对应的最低场强峰值；
a5:将连接线缆设置为隐藏于吸波材料中，其他设置为步骤a1～a4中使电声警报控制器最易受干扰的微波辐射系统设置和样本设置，确定该设置下受干扰时所对应的最低场强峰值；
a6: 选取步骤a1～a5 中使样本最易受干扰的微波辐射系统和电声警报控制器设置进行试验，依次增加重复频率，确定电声警报控制器受干扰时所对应的最低场强峰值，即为电声警报控制器的干扰阈值；
a7:按照步骤a6对应的微波辐射系统和电声警报控制器设置，改变辐射距离的远近和辐射方向偏离辐射中心的程度来改变电声警报控制器处的场强大小，观察电声警报控制器工作情况，记录下其出现扰乱、毁伤时所对应的最低场强峰值，即为电声警报控制器的扰乱、毁伤阈值。这样，就确定了电声警报控制器损伤（干扰、扰乱和毁伤）阈值；
a8:更换样本，重复步骤a1～a7；
a9:综合比较分析步骤a1～a8所记录下的试验现象和试验数据，确定受试样本的损伤阈值范围；最后通过一定的数学方法处理确定超宽谱高功率微波对电声警报控制器的损伤阈值范围；
采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：
本发明所述的电声警报控制器电磁易损性试验方法，利用超宽谱高功率微波辐射系统直接辐照电声警报控制器，试验过程中通过调节辐射系统工况参数、天线极化方式、电声警报控制器受照角度、连接线缆处理方式等保证了易损性数据的科学合理、真实可靠。本发明具有条理清晰、针对性强和易于实现等优点。
具体实施方式
结合实施例，对本发明进一步详细说明。
首先在试验前，将电声警报控制器置于测试区域，本实施例中的电声警报控制器采用JDSK-EW型电声警报控制器。信号接收天线置于室外开阔场地，二者通过专用电缆进行连接；连接好后，打开设备电源开关，设置为遥控报警状态，接收由中央站发出的遥控指令；当接收到其信号时，对应指示灯亮，试验人员通过观察电声警报控制器的工作状态变化来判别其损伤情况；
所述超宽谱高功率微波对电声警报控制器的损伤效应试验按照以下步骤进行：
a1:设置电声警报控制器样本1正对辐射微波，所述的超宽谱高功率微波波主频带为300MHz～1.5GHz，脉冲宽度为0.6ns～4ns，脉冲前沿小于400ps，后沿小于300ps，源输出脉冲最高达到1GW，输出电场强度距离积达到500kV，重复频率1～100Hz可调。连接线缆设置为暴露于辐射场中，对微波辐射系统设置重复频率为单次，对其进行辐照，极化方式为水平极化，改变辐射距离的远近和辐射方向偏离辐射中心的程度来改变效应物处的场强大小，观察其对损伤效应结果的影响，记录下其出现干扰时所对应的最低场强峰值；
所述的场强峰值为测量信号峰值电压、接收天线灵敏度、衰减器增益、传输电缆增益的函数：
。
表1为具体的测量及计算结果。
表1 a1步骤的测量及计算结果
a2:设置样本1侧对辐射微波，其他设置同步骤a1，确定该设置下受干扰时所对应的最低场强峰值；
表2 a2步骤的测量及计算结果
a3:设置样本1背对辐射微波，其他设置同步骤a1,确定该设置下受干扰时所对应的最低场强峰值；
表3 a3步骤的测量及计算结果
a4:改变极化方式为垂直极化,其他设置为步骤a1～a3中使样本1最易受干扰的微波辐射系统设置和样本设置，确定该设置下受干扰时所对应的最低场强峰值；
表4 a4步骤的测量及计算结果
a5:将连接线缆设置为隐藏于吸波材料中，其他设置为步骤a1～a4中使样本1最易受干扰的微波辐射系统设置和样本设置，确定该设置下受干扰时所对应的最低场强峰值；
表5 a5步骤的测量及计算结果
a6: 选取步骤a1～a5 中使样本1最易受干扰的微波辐射系统和电声警报控制器设置进行试验，依次增加重复频率,所述的不同重复频率包括单次、1Hz、2Hz、5Hz、10Hz、20Hz、100Hz。确定样本1受干扰时所对应的最低场强峰值，即为样本1的干扰阈值；
表6 a6步骤的测量及计算结果
a7:按照步骤a6对应的微波辐射系统和样本1设置，改变辐射距离的远近和辐射方向偏离辐射中心的程度来改变样本1处的场强大小，观察样本1工作情况，记录下其出现扰乱、毁伤时所对应的最低场强峰值，即为电声警报控制器的扰乱、毁伤阈值。这样，就确定了样本1损伤（干扰、扰乱和毁伤）阈值；
表7 a7步骤的测量及计算结果
a8:更换样本，重复步骤a1～a7；
表8 a8步骤的测量及计算结果
a9:综合比较分析步骤a1～a8所记录下的试验现象和试验数据，确定受试样本的损伤阈值范围；最后通过一定的数学方法处理确定超宽谱高功率微波对该型电声警报控制器的损伤阈值范围。
表 9警报发放控制器的损伤阈值范围
Claims (4)
1.一种利用超宽谱高功率微波对电声警报控制器进行损伤效应试验的方法，其特征是：首先在试验前，将电声警报控制器置于测试区域，信号接收天线置于室外开阔场地，二者通过专用电缆进行连接；连接好后，打开设备电源开关，设置为遥控报警状态，接收由中央站发出的遥控指令；当接收到其信号时，对应指示灯亮，试验人员通过观察电声警报控制器的工作状态变化来判别其损伤情况；
所述超宽谱高功率微波对电声警报控制器的损伤效应试验按照以下步骤进行：
a1:设置电声警报控制器正对辐射微波，连接线缆设置为暴露于辐射场中，对微波辐射系统设置重复频率为单次，对其进行辐照，极化方式为水平极化，改变辐射距离的远近和辐射方向偏离辐射中心的程度来改变效应物处的场强大小，观察其对损伤效应结果的影响，记录下其出现干扰时所对应的最低场强峰值；
a2:设置电声警报控制器侧对辐射微波，其他设置同步骤a1，确定该设置下受干扰时所对应的最低场强峰值；
a3:设置电声警报控制器背对辐射微波，其他设置同步骤a1,确定该设置下受干扰时所对应的最低场强峰值；
a4:改变极化方式为垂直极化,其他设置为步骤a1～a3中使电声警报控制器最易受干扰的微波辐射系统设置和样本设置，确定该设置下受干扰时所对应的最低场强峰值；
a5:将连接线缆设置为隐藏于吸波材料中，其他设置为步骤a1～a4中使电声警报控制器最易受干扰的微波辐射系统设置和样本设置，确定该设置下受干扰时所对应的最低场强峰值；
a6: 选取步骤a1～a5 中使样本最易受干扰的微波辐射系统和电声警报控制器设置进行试验，依次增加重复频率，确定电声警报控制器受干扰时所对应的最低场强峰值，即为电声警报控制器的干扰阈值；
a7:按照步骤a6对应的微波辐射系统和电声警报控制器设置，改变辐射距离的远近和辐射方向偏离辐射中心的程度来改变电声警报控制器处的场强大小，观察电声警报控制器工作情况，记录下其出现扰乱、毁伤时所对应的最低场强峰值，即为电声警报控制器的扰乱、毁伤阈值，这样，就确定了电声警报控制器损伤阈值；
a8:更换样本，重复步骤a1～a7；
a9:综合比较分析步骤a1～a8所记录下的试验现象和试验数据，确定受试样本的损伤阈值范围；最后通过一定的数学方法处理确定超宽谱高功率微波对电声警报控制器的损伤阈值范围。
2.根据权利要求1所述的利用超宽谱高功率微波对电声警报控制器进行损伤效应试验的方法，其特征是：所述的超宽谱高功率微波主频带为300MHz～1.5GHz，脉冲宽度为0.6ns～4ns，脉冲前沿小于400ps，后沿小于300ps，源输出脉冲最高达到1GW，输出电场强度距离积达到500kV，重复频率1～100Hz可调。
3.根据权利要求1所述的利用超宽谱高功率微波对电声警报控制器进行损伤效应试验的方法，其特征是：所述重复频率包括单次、1Hz、2Hz、5Hz、10Hz、20Hz、100Hz；辐照角度包括正面辐照、侧面辐照和背面辐照；极化方式包括水平极化和垂直极化；脉冲发射方式包括连续发射和单次发射；连接线缆处理方式为屏蔽处理和直接暴露。
4.根据权利要求1所述的利用超宽谱高功率微波对电声警报控制器进行损伤效应试验的方法，其特征是：
所述的损伤阈值用场强峰值来表示，其为测量信号峰值电压、接收天线灵敏度、衰减器增益、传输电缆增益的函数；
。
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