CN111025028A - 一种固体推进剂电磁辐射感度测试装置和方法 - Google Patents

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王庆国
杨威
王艳学
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王慧
崔丽萍
张晶
梁玉龙
孙建军
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Abstract

本发明涉及固体推进剂测试领域，具体涉及一种固体推进剂电磁辐射感度测试装置和方法。包括信号源、功率放大器单元、功率监测系统、波导单元，所述功率监测系统由定向耦合器、功率计组成，所述的波导单元6是由多个频段的波导组成，所述信号源、功率放大器单元、功率检测系统和波导单元通过同轴线缆依次连接。本发明通过测试推进剂的电磁辐射感度，评价推进剂在电磁辐射环境下的安全性，为推进剂配方设计和发动机研制及自动化、智能化生产设备的引进提供技术支撑。本发明试验重现性和设备稳定性好；可在空旷环境中开展试验，推进剂燃烧产生的烟雾能够及时排放；操作简单，不受极化方向影响；电磁辐射方向定向，可减少波导后端操作人员的辐射。

Description

一种固体推进剂电磁辐射感度测试装置和方法
技术领域
本发明涉及固体推进剂测试领域，具体涉及一种固体推进剂电磁辐射感度测试装置和方法。
背景技术
国外试验研究表明，电磁辐射（2.45GHz，800W）能使丁羟三组元推进剂数分钟内温升至250℃起火燃烧。而目前广泛使用的丁羟四组元推进剂、NEPE推进剂和研制的新型高能推进剂，不仅使用了Al粉，还添加了大量的含能材料和提高燃速的助剂如RDX、HMX、CL-20、AlH3、硝酸酯、铜盐、二茂铁、银丝等，这些材料在改进推进剂及发动机性能的同时，其热稳定性变差、自燃温度降低，推进剂介电性能也可能发生重大变化，因此，对于生产贮存中复合固体推进剂及发动机电磁辐射安全必须给予足够的重视。但我国对固体推进剂及发动机的电磁辐射安全性研究较少，在安全技术规范和标准方面还是空白，未形成有效指导生产和贮存环境下电磁辐射安全的风险评价及预警技术，制约着自动化、智能化的发展进程，也增加了推进剂及发动机生产贮存中的安全风险，因此正确评估生产贮存过程中发动机及推进剂对外来电磁场的敏感度非常重要。
我国在电磁场对军械危害安全性研究方面主要针对火工品开展的，形成了针对火工品的射频感度试验国家军用标准；而生产贮存环境中的固体推进剂及发动机在电磁辐射下的安全性研究尚处于起步阶段，对固体推进剂和发动机在电磁辐射环境下的安全性尚不清楚，没有建立相关的测试和评价方法，造成生产与管理效率低下以及安全威胁升高，因此急需开展固体推进剂和发动机在复杂电磁环境下的安全性研究，解决制约自动化智能化生产中工艺设备使用的安全问题，确保自动化智能化生产中电磁场环境下含能物料、含能产品的安全，对电磁环境危害评价标准的形成提供重要的理论依据、试验数据及方法，制定相关检测规范和防护措施，为安全高效生产以及推进剂和发动机生产贮存的自动化智能化生产水平的提升提供技术支撑。
发明内容
本发明要解决的技术问题：
本发明提供一种固体推进剂电磁辐射感度测试装置和方法，以通过测试推进剂的电磁辐射感度，评价推进剂在电磁辐射环境下的安全性，为推进剂配方设计和发动机研制及自动化、智能化生产设备的引进提供技术支撑。
为解决存在的技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种固体推进剂电磁辐射感度测试装置，包括：
信号源：产生单频、调频、扫频的连续波信号，为功率放大器提供激励信号；
功率放大器单元：放大调制、非调制信号，并提供功率给波导单元以产生需要的场强；
功率监测系统：实时测量功率放大器单元输出功率的状态；
波导单元：控制所传输信号或电磁功率，完成波型变换、阻抗调配或响应；
所述功率监测系统由定向耦合器、功率计组成，所述的波导单元是由多个频段的波导组成，所述信号源、功率放大器单元、功率检测系统和波导单元通过同轴线缆依次连接。
进一步地，所述的信号源频率范围覆盖1-18GHz，所述功率放大器单元频率范围覆盖1-18GHz，所述波导单元频率范围覆盖1-18GHz。
进一步地，所述的波导为矩形波导，是用良导体制成的中空管状传输线。
一种固体推进剂电磁辐射感度测试方法，包括如下步骤：
1）采用同轴线缆将所述的信号源的输出端与功率放大器单元和功率监测系统以及波导单元依次相连；
2）确定并制备推进剂试验样品，样品尺寸为波导单元截面面积的1/3，厚度为3mm；
3）使用医用胶布将制备好的推进剂试验样品固定在波导单元外部端口的中间位置；
4）试验频点选择：选择1GHz、1.8GHz、2.45GHz、3.6GHz、5.5GHz、9.2GHz、15.0GHz、18GHz等8个频点，试验过程中需要按照选取的试验点对应的设备进行切换，电磁辐射时间应保持5min，观察判断推进剂试验样品在不同试验频点的着火情况；
5）依次开启信号源和功率放大器单元以及功率监测系统，设定初始测试频率1GHz，调节信号源输出功率为最大，启动开启按钮，进行推进剂电磁辐射感度测试试验；
6）连续重复三次试验，如果都没有着火，调节频率为1.8GHz，进行第二次电磁辐射响应试验；
7）如果还没有着火反应，继续增加电磁辐射频率2.45GHz，开展第三次、第四次……推进剂电磁辐射感度试验，直至完成8个频点的测试；
8）如果某个频点有着火响应，降低信号源输出功率，步长为-2dBm，直至信号源输出功率降为P1时推进剂没有着火为止，确定某推进剂在特定频率下电磁辐射敏感度功率范围为P1～（P1＋2dBm）。
本发明的有益效果：
本发明所提供的固体推进剂电磁辐射感度测试装置和方法，使用的波导装置产生的电磁辐射场强，可使推进剂在短时间内被点燃；试验重现性和设备稳定性好；可在空旷环境中开展试验，推进剂燃烧产生的烟雾能够及时排放；操作简单，不受极化方向影响；电磁辐射方向定向，可减少波导后端操作人员的辐射。
附图说明
图1、基于波导装置的固体推进剂电磁辐射感度测试方法示意图；
图2、波导单元结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并以推进剂电磁辐射感度测试装置及方法具体实施例对本发明做进一步说明。
如附图1和2所示，一种固体推进剂电磁辐射感度测试装置，包括：
信号源：产生单频、调频、扫频的连续波信号，为功率放大器提供激励信号；
功率放大器单元：放大调制、非调制信号，并提供功率给波导单元以产生需要的场强；
功率监测系统：实时测量功率放大器单元输出功率的状态；
波导单元：控制所传输信号或电磁功率，完成波型变换、阻抗调配或响应；
所述功率监测系统由定向耦合器、功率计组成，所述的波导单元6是由多个频段的波导组成，所述信号源、功率放大器单元、功率检测系统和波导单元通过同轴线缆依次连接。
进一步地，所述的信号源1频率范围覆盖1-18GHz，所述功率放大器单元频率范围覆盖1-18GHz，所述波导单元频率范围覆盖1-18GHz。
进一步地，所述的波导为矩形波导，是用良导体制成的中空管状传输线。
一种固体推进剂电磁辐射感度测试方法，包括如下步骤：
1）采用同轴线缆将所述的信号源的输出端与功率放大器单元和功率监测系统以及波导单元依次相连；
2）确定并制备推进剂试验样品，样品尺寸为波导单元截面面积的1/3，厚度为3mm；
3）使用医用胶布将制备好的推进剂试验样品固定在波导单元外部端口的中间位置；
4）试验频点选择：选择1GHz、1.8GHz、2.45GHz、3.6GHz、5.5GHz、9.2GHz、15.0GHz、18GHz等8个频点，试验过程中需要按照选取的试验点对应的设备进行切换，电磁辐射时间应保持5min，观察判断推进剂试验样品在不同试验频点的着火情况；
5）依次开启信号源和功率放大器单元以及功率监测系统，设定初始测试频率1GHz，调节信号源输出功率为最大，启动开启按钮，进行推进剂电磁辐射感度测试试验；
6）连续重复三次试验，如果都没有着火，调节频率为1.8GHz，进行第二次电磁辐射响应试验；
7）如果还没有着火反应，继续增加电磁辐射频率2.45GHz，开展第三次、第四次……推进剂电磁辐射感度试验，直至完成8个频点的测试；
8）如果某个频点有着火响应，降低信号源输出功率，步长为-2dBm，直至信号源输出功率降为P1时推进剂没有着火为止，确定某推进剂在特定频率下电磁辐射敏感度功率范围为P1～（P1＋2dBm）。

Claims (4)

1.一种固体推进剂电磁辐射感度测试装置，其特征在于，包括：
信号源：产生单频、调频、扫频的连续波信号，为功率放大器提供激励信号；
功率放大器单元：放大调制、非调制信号，并提供功率给波导单元以产生需要的场强；
功率监测系统：实时测量功率放大器单元输出功率的状态；
波导单元：控制所传输信号或电磁功率，完成波型变换、阻抗调配或响应；
所述功率监测系统由定向耦合器、功率计组成，所述的波导单元是由多个频段的波导组成，所述信号源、功率放大器单元、功率检测系统和波导单元通过同轴线缆依次连接。
2.根据权利要求1所述固体推进剂电磁辐射感度测试装置，其特征在于：所述的信号源频率范围覆盖1-18GHz，所述功率放大器单元频率范围覆盖1-18GHz，所述波导单元频率范围覆盖1-18GHz。
3.根据权利要求1或2所述固体推进剂电磁辐射感度测试装置，其特征在于：所述的波导为矩形波导，是用良导体制成的中空管状传输线。
4.一种固体推进剂电磁辐射感度测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）采用同轴线缆将所述的信号源的输出端与功率放大器单元和功率监测系统以及波导单元依次相连；
2）确定并制备推进剂试验样品，样品尺寸为波导单元截面面积的1/3，厚度为3mm；
3）使用医用胶布将制备好的推进剂试验样品固定在波导单元外部端口的中间位置；
4）试验频点选择：选择1GHz、1.8GHz、2.45GHz、3.6GHz、5.5GHz、9.2GHz、15.0GHz、18GHz等8个频点，试验过程中需要按照选取的试验点对应的设备进行切换，电磁辐射时间应保持5min，观察判断推进剂试验样品在不同试验频点的着火情况；
5）依次开启信号源和功率放大器单元以及功率监测系统，设定初始测试频率1GHz，调节信号源输出功率为最大，启动开启按钮，进行推进剂电磁辐射感度测试试验；
6）连续重复三次试验，如果都没有着火，调节频率为1.8GHz，进行第二次电磁辐射响应试验；
7）如果还没有着火反应，继续增加电磁辐射频率2.45GHz，开展第三次、第四次……推进剂电磁辐射感度试验，直至完成8个频点的测试；
8）如果某个频点有着火响应，降低信号源输出功率，步长为-2dBm，直至信号源输出功率降为P1时推进剂没有着火为止，确定某推进剂在特定频率下电磁辐射敏感度功率范围为P1～（P1＋2dBm）。
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