CN108982976A - 一种复杂电磁环境模拟装置 - Google Patents

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韩彬彬
袁建平
朱战霞
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诸文智
张超
赵玉虎
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Abstract

本发明公开了一种复杂电磁环境模拟装置，通过设置的微波天线和亥姆霍兹线圈组，将模拟的复杂电磁波能通过空间辐射的方式作用到实验对象上，使用方式灵活，辐射功率可根据实际需求灵活配置，有效模拟不同频率、不同强度、各种类型叠加的辐射源的作用效果；本装置能够通过集成控制终端分别微波天线和亥姆霍兹线圈组，使本装置能够灵活选择辐射源类型，并可同时实现组合式电磁波的模拟，构成复杂电磁环境，同时有效降低硬件设备的体积和成本；温度、压强记录探头的数据通过监控终端进行显示，使本装置能够实时采集实验观测箱的温度、压强、运动轨迹，为评估、比对各种电磁环境下实验对象的作用结果提供了条件。

Description

一种复杂电磁环境模拟装置
技术领域
本发明属于电磁环境模拟领域，具体涉及一种复杂电磁环境模拟装置。
背景技术
随着工业化、信息化的发展，各种电子、电力设备和设施的应用也越来越广泛，这使得自然环境中的电磁场频率范围分布越来越广、电磁场强度越来越大，由于地球自身就是一个导体，因此越来越复杂的电磁环境对自然环境的干扰能力也越来越强。然而该研究方向尚处于起步阶段，各研究机构用于系统地研究物理环境影响的模拟设备相对较少，大多采用仅满足自身实验需要的自制物理环境模拟装置，这些模拟设备大多存在以下几种问题：一、电磁场频率范围窄，无法满足实验要求；二、电磁场强度较低，无法满足实验要求；三、频率、强度等电磁场参数调控不精确；四、无法实现多个电磁模拟源的叠加作用；五、实验环境内部监控设备无法实现全过程监控；六、电磁屏蔽不完善，易造成实验结果不准确。
因此针对在实验室内进行复杂电磁环境等效模拟的具体应用，需要研究开发一种全过程、智能化复杂电磁环境模拟装置，通过施加不同种类的电磁环境干扰，考核实验对象在指定干扰类型或多干扰类型叠加情况下的相互作用情况。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种复杂电磁环境模拟装置，根据自然环境中电磁频谱工作模式及场景参数，模拟来自不同频率、不同强度、各种类型叠加的空间电磁波。
为了达到上述目的，本发明包括设置在屏蔽室内的实验观测箱，实验观测箱用于放置测试件，实验观测箱外设置有用于观察实验观测箱内测试件状态的相机，实验观测箱内设置有若干温度、压强记录探头，所有温度、压强记录探头均连接监控终端，实验观测箱外部设置有若干亥姆霍兹线圈组和若干微波天线，亥姆霍兹线圈组连接变频电源，微波天线连接信号发生器，变频电源和信号发生器连接集成控制终端，集成控制终端用于调节微波天线的发射频率以及亥姆霍兹线圈组的电磁场频率。
亥姆霍兹线圈组设置在实验观测箱的两侧，微波天线等角度设置在实验观测箱的四周。
微波天线放置在线圈支架上，线圈支架固定在屏蔽室和实验观测箱间的地面上。
微波天线采用喇叭天线，线圈支架采用木质材料制成。
实验观测箱的材质为亚力克。
屏蔽室内表面覆盖有通过镍铁合金构成的电磁屏蔽层，电磁屏蔽层外覆盖有电磁屏蔽膜。
变频电源的频率调整范围为1KHz～10MHz，姆霍兹线圈组的磁场强度范围为0～10mT±0.lmT。
信号发生器的频率调整范围为10MHz～18GMHz，微波天线的功率范围为0～10mV±0.lmV。
实验观测箱内设置有用于放置测试件的实验台，温度、压强记录探头设置在实验台上的中部及实验观测箱内壁的四周。
屏蔽室顶部设置有灯组。
与现有技术相比，本发明通过设置的微波天线和亥姆霍兹线圈组，将模拟的复杂电磁波能通过空间辐射的方式作用到实验对象上，使用方式灵活，辐射功率可根据实际需求灵活配置，有效模拟不同频率、不同强度、各种类型叠加的辐射源的作用效果；本装置能够通过集成控制终端分别微波天线和亥姆霍兹线圈组，使本装置能够灵活选择辐射源类型，并可同时实现组合式电磁波的模拟，构成复杂电磁环境，同时有效降低硬件设备的体积和成本；本装置设置有温度、压强记录探头和相机，温度、压强记录探头的数据通过监控终端进行显示，使本装置能够实时采集实验观测箱的温度、压强、运动轨迹，为评估、比对各种电磁环境下实验对象的作用结果提供了条件。
进一步的，本发明中线圈支架采用木质材料制成，以避免干扰实验电磁场。
进一步的，本发明的屏蔽室内表面覆盖有通过镍铁合金构成的电磁屏蔽层，电磁屏蔽层外覆盖有电磁屏蔽膜，使本装置具有良好的防电磁辐射功能，防止二次污染，保证操作人员安全，同时可实现实验条件的标准化，保证实验的时间重复性、空间重复性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中，1、实验观测箱；2、集成控制终端；3、变频电源；4、信号发生器；5、亥姆霍兹线圈组；6、微波天线；7、线圈支架；8、温度、压强记录探头；9、相机；10、屏蔽室；11、监控终端；12、灯组。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1，本发明包括设置在屏蔽室10内的实验观测箱1，实验观测箱1用于放置测试件，实验观测箱1外设置有用于观察实验观测箱1内测试件状态的相机9，实验观测箱1内设置有若干温度、压强记录探头8，所有温度、压强记录探头8均连接监控终端11，实验观测箱1外部设置有若干亥姆霍兹线圈组5和若干微波天线6，亥姆霍兹线圈组5连接变频电源3，微波天线6连接信号发生器4，变频电源3和信号发生器4连接集成控制终端2。
实验观测箱1内设置有用于放置测试件的实验台，温度、压强记录探头8设置在实验台上的中部及实验观测箱1内壁的四周，亥姆霍兹线圈组5设置在实验观测箱1的两侧，微波天线6等角度设置在实验观测箱1的四周，微波天线6放置在线圈支架7上，线圈支架7固定在屏蔽室10和实验观测箱1间的地面上，微波天线6采用喇叭天线，线圈支架7采用木质材料制成，实验观测箱1的材质为亚力克。
屏蔽室10内表面覆盖有通过镍铁合金构成的电磁屏蔽层，电磁屏蔽层外覆盖有电磁屏蔽膜，屏蔽室10顶部设置有灯组12，灯组12用于实现实验过程中可能所需的光源，配合工业相机实时记录实验观测箱内部物质运动的变化情况。灯组12均匀分布舱体内壁四周，保证内部光照均匀分布。
变频电源3的频率调整范围为1KHz～10MHz，姆霍兹线圈组5的磁场强度范围为0～10mT±0.lmT，信号发生器4的频率调整范围为10MHz～18GMHz，微波天线6的功率范围为0～10mV±0.lmV。
集成控制终端2用于调节微波天线6的发射频率以及亥姆霍兹线圈组5的电磁场频率，帮助操作人员实时了解舱体实验条件变化情况。集成控制机柜界面有仪器开关、温度、光照强度、光照时间，对实验舱的所有功能实现调节。
使用时，将测试件放置于实验观测箱1内的实验体上，通过集成控制终端2调节信号发生器4和变频电源3的频率，使微波天线6和亥姆霍兹线圈组5的功率符合实验要求，温度、压强记录探头8实时采集实验观测箱1内的温度和压强，并发送至监控终端11进行显示，相机9实时采集实验观测箱1内测试件的运动轨迹，评估、比对各种电磁环境下实验对象的作用结果提供了条件。
本发明通过构建一种适用于空间环境科学研究的全过程、智能化复杂电磁环境模拟方法及装置,提供了一种全过程、智能化复杂电磁环境模拟装置，根据自然环境中电磁频谱工作模式及场景参数，模拟来自不同频率、不同强度、各种类型叠加的空间电磁波，为深入系统地研究复杂电磁场条件下电磁环境的空间环境科学效应提供理想的实验平台；采用数字化控制系统，可根据需要对电磁波的频率、强度、类型等参数进行精确控制，同时对温度、压强等参数的进行全过程实时精确监测。本发明可广泛应用于环境科学、生命科学、材料科学等领域，具有重要的应用前景和研究价值。

Claims (10)

1.一种复杂电磁环境模拟装置，其特征在于，包括设置在屏蔽室(10)内的实验观测箱(1)，实验观测箱(1)用于放置测试件，实验观测箱(1)外设置有用于观察实验观测箱(1)内测试件状态的相机(9)，实验观测箱(1)内设置有若干温度、压强记录探头(8)，所有温度、压强记录探头(8)均连接监控终端(11)，实验观测箱(1)外部设置有若干亥姆霍兹线圈组(5)和若干微波天线(6)，亥姆霍兹线圈组(5)连接变频电源(3)，微波天线(6)连接信号发生器(4)，变频电源(3)和信号发生器(4)连接集成控制终端(2)，集成控制终端(2)用于调节微波天线(6)的发射频率以及亥姆霍兹线圈组(5)的电磁场频率。
2.根据权利要求1所述的一种复杂电磁环境模拟装置，其特征在于，亥姆霍兹线圈组(5)设置在实验观测箱(1)的两侧，微波天线(6)等角度设置在实验观测箱(1)的四周。
3.根据权利要求1所述的一种复杂电磁环境模拟装置，其特征在于，微波天线(6)放置在线圈支架(7)上，线圈支架(7)固定在屏蔽室(10)和实验观测箱(1)间的地面上。
4.根据权利要求3所述的一种复杂电磁环境模拟装置，其特征在于，微波天线(6)采用喇叭天线，线圈支架(7)采用木质材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种复杂电磁环境模拟装置，其特征在于，实验观测箱(1)的材质为亚力克。
6.根据权利要求1所述的一种复杂电磁环境模拟装置，其特征在于，屏蔽室(10)内表面覆盖有通过镍铁合金构成的电磁屏蔽层，电磁屏蔽层外覆盖有电磁屏蔽膜。
7.根据权利要求1所述的一种复杂电磁环境模拟装置，其特征在于，变频电源(3)的频率调整范围为1KHz～10MHz，姆霍兹线圈组(5)的磁场强度范围为0～10mT±0.lmT。
8.根据权利要求1所述的一种复杂电磁环境模拟装置，其特征在于，信号发生器(4)的频率调整范围为10MHz～18GMHz，微波天线(6)的功率范围为0～10mV±0.lmV。
9.根据权利要求1所述的一种复杂电磁环境模拟装置，其特征在于，实验观测箱(1)内设置有用于放置测试件的实验台，温度、压强记录探头(8)设置在实验台上的中部及实验观测箱(1)内壁的四周。
10.根据权利要求1所述的一种复杂电磁环境模拟装置，其特征在于，屏蔽室(10)顶部设置有灯组(12)。
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