CN108123704A - 一种快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置 - Google Patents
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Abstract
一种快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置，本发明可以模拟地面核爆炸产生的电磁脉冲强电场辐射环境，同时具有结构合理、设计科学、性能优良、安装维护便捷等特点，有效解决了现有模拟技术无法同时满足快上升沿和宽脉冲的参数、无法构建有效的强电场环境等问题，实现了在室内真实模拟地面核爆炸产生的强电场环境，可广泛应用于相关电磁效应和电磁防护研究中。
Description
技术领域
本发明涉及电磁脉冲防护技术和脉冲功率技术领域，具体涉及一种快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置。
背景技术
已知的，核武器是迄今为止威力最大的武器，核武器在爆炸瞬间可以产生强烈的冲击波、热辐射、光辐射、放射性沾染等，同时还会附带产生强烈的核电磁脉冲，这种核电磁脉冲能量高、频带宽、覆盖范围广、威胁大，能够对辐射范围内的各种电子信息设备和系统构成严重危害。其中当核武器地面爆炸时，由于爆炸环境的极度不对称性，产生的电磁脉冲最为强烈。有研究表明，地面核爆炸电磁脉冲的电场强度高达100kV/m、磁感应强度达上百高斯，持续时间长达毫秒以上，主频谱分布在百千赫兹以下，具有强度高、能量大、频率低、持续时间长等特点，不仅能够直接对暴露在辐射场内的电磁敏感设备造成严重损伤，而且对岩土介质的穿透能力极强，能够穿透防护结构层进入到工程内部，干扰或损伤工程内部的电子设备和系统，对所有辐射范围内的设备均构成了严重威胁。因此，研究地面核爆炸电磁脉冲的效应及其防护技术非常重要。
在核电磁脉冲研究领域目前研究较多的是高空核爆炸产生的电磁脉冲，国内外建立了很多模拟高空爆核电磁脉冲辐射场的模拟器，取得了大量研究成果，并用于指导工程建设。然而对于地面爆核电磁脉冲的研究还存在差距，在环境模拟等不少方面还需进一步完善。由于地面核爆炸产生的电磁脉冲有其特殊性，与高空核爆炸产生的电磁脉冲相比较，两者在脉冲持续时间和主频谱分布上有着极大差异。相对来说，高空爆核电磁脉冲的电场属于高频窄脉冲，地面核爆炸电磁脉冲的电场属于低频宽脉冲，两者的耦合效应、损伤机理、防护技术等方面有诸多不同。因此，单独建立模拟地面爆核电磁脉冲辐射场环境的模拟装置非常必要。
发明内容
为克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置，本发明既能保证真实有效模拟地面核爆炸产生的电磁脉冲强电场辐射环境，又能保证操作使用的科学合理、安全可靠，适用于科研、教学、产品验证等工作需求。
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：
一种快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置，包括控制单元、直流充电电源、脉冲发生器系统、脉冲陡化装置和辐射线结构，所述控制单元通过控制线路分别连接直流充电电源和脉冲发生器系统，所述直流充电电源通过充电线路连接脉冲发生器系统，所述脉冲发生器系统通过高压脉冲输出线路连接脉冲陡化装置，所述脉冲陡化装置通过输出线路连接辐射线结构形成所述的快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置。
所述控制单元包括充放电模块、脉冲触发模块和实时监测模块，所述实时监测模块分别连接充放电模块和脉冲触发模块，充放电模块连接直流充电电源，脉冲触发模块连接脉冲发生器系统，实时监测模块分别连接直流充电电源和脉冲发生器系统。
所述直流充电电源的输出充电电压为100kV。
所述脉冲发生器系统的脉冲输出电压为600kV，脉冲半高宽为1ms。
所述脉冲陡化装置输出的脉冲上升沿范围为0～50ns。
所述辐射线结构为三角形或平行线形辐射线结构。
采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：
本发明可以模拟地面核爆炸产生的电磁脉冲强电场辐射环境，同时具有结构合理、设计科学、性能优良、安装维护便捷等特点，有效解决了现有模拟技术无法同时满足快上升沿和宽脉冲的参数、无法构建有效的强电场环境等问题，实现了在室内真实模拟地面核爆炸产生的强电场环境，可广泛应用于相关电磁效应和电磁防护研究中。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
在图中：1、控制单元；2、直流充电电源；3、脉冲发生器系统；4、脉冲陡化装置；5、辐射线结构。
具体实施方式
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；
结合附图1所述的一种快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置，包括控制单元1、直流充电电源2、脉冲发生器系统3、脉冲陡化装置4和辐射线结构5，所述控制单元1包括充放电模块、脉冲触发模块和实时监测模块，所述实时监测模块分别连接充放电模块和脉冲触发模块，监测两者功能完成情况，充放电模块连接直流充电电源2，脉冲触发模块连接脉冲发生器系统3，实时监测模块分别连接直流充电电源2和脉冲发生器系统3，充放电模块和脉冲触发模块分别独立设置，互不连接，完成各自功能，所述直流充电电源2通过充电线路连接脉冲发生器系统3，所述脉冲发生器系统3通过高压脉冲输出线路连接脉冲陡化装置4，所述脉冲陡化装置4通过输出线路连接辐射线结构5形成所述的快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置。
其中所述直流充电电源2的输出充电电压为100kV；脉冲发生器系统3的脉冲输出电压为600kV，脉冲半高宽为1ms；脉冲陡化装置4输出的脉冲上升沿范围为0～50ns，使用时可调整至小于1ns；辐射线结构5为三角形或平行线形辐射线结构。
本发明中控制单元1用来控制整套模拟系统的工作过程；通过充放电模块实施对直流充电电源2的工作时序进行控制，通过脉冲触发模块实施对脉冲发生器系统3的脉冲产生进行控制，通过实时监测模块实施对直流充电电源2和脉冲发生器系统3的各种实时工作状态进行测量和监控；同时整套模拟系统需要良好接地，接地阻抗不能大于2Ω。
其中直流充电电源2用来产生直流高电压，并完成对脉冲发生器系统3进行高压充电，保证输出的高电压满足要求，充电电压可调节，最高电压不小于100kV。直流充电电源2主要由充电变压器、直流分压器、大功率调压器、充电保护电阻及自动接地机构等组成。在控制单元1的指挥调控下产生和输出直流高电压，根据需要对脉冲发生器系统3进行高压充放电，保证输出的高电压满足要求，最高充电电压可调整至不小于100kV。自动接地机构可在试验完成后或者试验中途紧急停止时自动接地，对模拟系统进行有效保护。
脉冲发生器系统3用来产生高压脉冲信号，并保证输出的脉冲宽度满足要求，脉冲电压高于600kV，脉冲半高宽可调整至不小于1ms。脉冲发生器系统3主要由初级脉冲触发源、高频脉冲变压器、Marx发生器等组成。在控制单元1的指挥调控下，由RLC放电回路构成的脉冲触发源首先产生初级脉冲，初级脉冲经过脉冲变压器放大后，触发Marx发生器产生高压脉冲信号，并保证输出的脉冲宽度满足要求，脉冲电压高于600kV，脉冲半高宽可调整至不小于1ms。
脉冲陡化装置4用来实现输出高压脉冲的前沿快速陡化，保证输出的脉冲上升沿满足要求，脉冲上升沿可调整至小于1ns。脉冲陡化装置4主要由陡化脉冲电容器和陡化输出开关组成。陡化脉冲电容器采用特殊陶瓷电容器串并联而成，陡化输出开关采用两电极自击穿钨铜合金火花开关，均具有低电感特性，可将脉冲发生器系统3输出的高压脉冲进行前沿陡化，保证输出的脉冲上升沿满足要求，脉冲上升沿范围为0～50ns，可调整至小于1ns。
辐射线结构5用来辐射产生宽脉冲强电场环境，保证输出的脉冲辐射场满足要求，辐射场为双指数脉冲信号，电场强度不小于100kV/m。辐射线结构可设计为三角形或平行线形。辐射线结构5主要由线栅天线、地线、终端负载组成。线栅天线设计为三角形或平行线形，选用不锈钢钢丝绳，构成能自动调节的可伸缩天线；金属地线可设计为线形、网格形或平板形；终端负载可设计为分布式或集总式，满足应用需求即可。整套模拟系统最终通过辐射线结构向空间辐射电磁波，模拟产生强电场环境，并保证输出的脉冲辐射场为双指数脉冲信号，电场强度不小于100kV/m。
本发明在模拟产生快上升沿宽脉冲强电场辐射环境时，综合运用了高电压技术、脉冲功率技术、高压开关技术、测量技术、接地技术、隔离技术等，通过设置自动安全保护装置、自调节伸缩天线、良好接地等措施，既能保证有效真实模拟地面核爆炸产生的电磁脉冲强电场辐射环境，又能保证操作使用的科学合理、安全可靠，适用于科研、教学、产品验证等工作需求。
本发明通过脉冲发生器系统等产生了宽脉冲电场信号；进一步通过脉冲陡化装置等产生了快上升沿脉冲信号；最终通过三角形或平行线形辐射线结构向空间辐射电磁波，模拟产生了强电场环境。经综合检测和评定，采用该技术模拟产生的强电场环境主要指标为：辐射场为双指数脉冲信号，脉冲上升沿可调整至小于1ns，脉冲半高宽可调整至不小于1ms，电场强度可调整至不小于100kV/m。此外，根据各项目实际需要，可调整相关参数指标，以满足各方使用要求。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。
Claims (6)
1.一种快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置，包括控制单元（1）、直流充电电源（2）、脉冲发生器系统（3）、脉冲陡化装置（4）和辐射线结构（5），其特征是：所述控制单元（1）通过控制线路分别连接直流充电电源（2）和脉冲发生器系统（3），所述直流充电电源（2）通过充电线路连接脉冲发生器系统（3），所述脉冲发生器系统（3）通过高压脉冲输出线路连接脉冲陡化装置（4），所述脉冲陡化装置（4）通过输出线路连接辐射线结构（5）形成所述的快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置。
2.根据权利要求1所述的快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置，其特征是：所述控制单元（1）包括充放电模块、脉冲触发模块和实时监测模块，所述实时监测模块分别连接充放电模块和脉冲触发模块，充放电模块连接直流充电电源（2），脉冲触发模块连接脉冲发生器系统（3），实时监测模块分别连接直流充电电源（2）和脉冲发生器系统（3）。
3.根据权利要求1所述的快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置，其特征是：所述直流充电电源（2）的输出充电电压为100kV。
4.根据权利要求1所述的快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置，其特征是：所述脉冲发生器系统（3）的脉冲输出电压为600kV，脉冲半高宽为1ms。
5.根据权利要求1所述的快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置，其特征是：所述脉冲陡化装置（4）输出的脉冲上升沿范围为0～50ns。
6.根据权利要求1所述的快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置，其特征是：所述辐射线结构（5）为三角形或平行线形辐射线结构。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1162870A (zh) * | 1997-02-03 | 1997-10-22 | 中国人民解放军军械工程学院 | 多功能电磁脉冲模拟器 |
| CN105223440A (zh) * | 2015-09-30 | 2016-01-06 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种电磁抗扰度测试系统的建立方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN1162870A (zh) * | 1997-02-03 | 1997-10-22 | 中国人民解放军军械工程学院 | 多功能电磁脉冲模拟器 |
| CN105223440A (zh) * | 2015-09-30 | 2016-01-06 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种电磁抗扰度测试系统的建立方法 |
| CN207853860U (zh) * | 2017-09-08 | 2018-09-11 | 中国人民解放军61489部队 | 一种快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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