基于PIN二极管的快上升沿电磁脉冲防护模块设计与研究

为了研究PIN二极管对快上升沿电磁脉冲的响应,基于PIN二极管时域等效电路模型,仿真研究了PIN二极管电路在快上升沿电磁脉冲作用下的瞬态电压特性。以集总参数巴特沃斯低通滤波器电路为原型,通过拟合二极管寄生参数值,结合键合金丝电感参数,设计了一款基于PIN二极管的快上升沿电磁脉冲防护电路模块,并对防护电路模块的快上升沿电磁脉冲防护性能进行了测试。结果表明：在1~250 MHz短波、超短波频段内,防护模块的插损小于0.38 dB;当输入方波脉冲为4 000 V时, 限幅响应时间小于2 ns,输出电平小于30 V,满足快上升沿电磁脉冲的防护要求。     

引信强电磁脉冲效应仿真与评估方法

强电磁脉冲(高功率微波)武器作为新机理定向能武器,成为引信、火工品及制导系统等的最大威胁,越来越受到军事强国的高度关注。为明确引信壳体对强电磁脉冲的屏蔽效果及引信电子系统的干扰、损伤阈值,利用CST微波工作室对引信壳体防护效能进行仿真,并且以引信壳体及其电子系统为对象进行辐照试验。通过仿真分析和试验验证可知,仿真结果显示引信壳体对电场衰减为27.9 dB。试验结果显示电子系统在壳体防护下,电场强度小于45 kV/m时均能正常工作,在没有防护情况下,当强电磁脉冲电场强度峰值达15 kV/m时,芯片会产生重启复位,使引信起爆出现故障;当场强达50 kV/m时芯片有一定概率会被永久损坏。     

小口径智能弹药发射高过载环境下弹载模块电路应力分析

针对小口径智能弹药发射时弹载元器件极容易发生损坏失效的问题,对其高过载环境下弹载模块电路应 力进行分析。设计弹药弹载电路模块的防护结构,采用HYPERMESH 与ABASQUS 软件建立弹丸和刚体滑膛身管的 有限元模型,得到弹载电路的应力分布,计算不同防护外壳厚度下弹载电路模块的应力响应,并对聚氨基甲酸乙酯、 丙烯酸、硅酮和环氧树脂等灌封材料进行有限元数值仿真。该分析可为后续弹丸弹载模块的设计提供参考。     

高功率微波对线性调频无线电引信的作用效应

高功率微波对导弹无线电引信的干扰是一个具有重要军事意义的课题。通过计算机仿真能提供机理研究所需要的各个环节的参数,是电磁场效应研究的一种重要手段。以Ansoft软件为仿真平台,对高功率微波干扰线性调频导弹无线电引信的效应仿真表明:在高功率电磁脉冲作用下,进入执行级的电压很低,无法达到启动电压的幅度。仿真得到的天线参数与引信实际天线参数相符,表明仿真结果真实可靠。     

桥丝式电火工品电磁脉冲效应研究

分析了电磁脉冲对电火工品的危害作用机理,建立了研究所需的实验设备和实验方法,并选择某桥丝式电火工品在分布式负载有界波电磁脉冲模拟器下进行了辐射实验研究,从而得到了电火工品电磁脉冲效应敏感度.研究表明采用耦合能量来描述电火工品的电磁脉冲效应敏感度比较合适,所得结论对电火工品电磁脉冲效应及防护技术的深入研究具有一定的参考价...     

高空电磁脉冲对武器装备的影响及其防护综述

为在日益复杂的电磁环境中保持战斗力,开展武器装备的高空电磁脉冲(high-altitude electromagnetic pulse,HEMP)防护研究.针对高空电磁脉冲辐射范围广、强度大、频带宽等特点对武器装备系统构成的威胁,对高空电磁脉冲及其武器装备电子信息系统损伤的特点进行分析,并给出高空电磁脉冲的各类防护建议及手段.该研究可提高我军武器装备在未来战场上的可靠性.     

强电磁脉冲环境下火箭尾段线缆皮电流计算

为有效开展箭上系统强电磁脉冲防护，分析了火箭尾段的强电磁脉冲环境，利用时域有限差分法计算了尾段线缆在强电磁脉冲照射下的感应皮电流，研究了火箭尾段线缆不同长度、不同线缆布线高度以及入射场不同极化方向3种工况下线缆端点皮电流的变化规律，同时探讨了尾段线缆皮电流分布的波动性，为工程应用分析提供了有力支撑。     

强电磁脉冲对引信执行级电路辐照效应分析

研究了强电磁脉冲（UWS-HPM）对某型无线电近炸引信执行机构电路产生的效应。建立了UWS-HPM与引信执行级电路耦合的等效电路；利用节点电压法计算了电路参数，分析了影响UWS—HPM与引信执行级电路耦合的因素；利用OrCAD电路设计系统中的PSpiceA／D程序进行了仿真试验。仿真试验结果表明：UWS—HPM是使引信执行机构发火的原因。通过UWS-HPM与执行电路之间的耦合效应在执行机构电路中产生的快速变化的电压使晶闸管导通。利用UWS—HPM源对自制执行机构单元电路进行辐照效应试验，验证了仿真试验结果和分析结论。     

电磁脉冲武器及其防护技术概述

介绍了电磁脉冲(EMP)武器的概念、分类、攻击特点,归纳了核电磁脉冲(HEMP)、高功率微波(HPM)、超宽带(UWB)等电磁脉冲的主要参数,阐述了美国、俄罗斯等军事强国在电磁脉冲武器方面的发展情况,总结了电磁脉冲对通信电子设备的损伤机理及其耦合途径,最后针对电磁脉冲武器提出了具体的工程防护措施。     

双层壳体防护结构抗高冲击可靠性研究

针对回收式弹载记录仪在硬着陆瞬间因高冲击会使记录仪扭曲变形而导致内部电路损坏失效的问题,提出了一种抗高冲击的双层壳体复合防护结构。结合先验数据模拟仿真记录仪硬着陆侵彻受力过程,确定垂直侵彻记录仪承受最大冲击过载,以此为基础设计落锤冲击试验研究双层防护壳体对高冲击过载能量传递的衰减特性。试验结果表明在瞬时冲击过载峰值小于25 000 g时,双层壳防护结构能有效衰减冲击能量,吸能效果可达50%,可以保护内部电路安全。     

场致绝缘-金属相变材料的脉冲响应测试方法

场致绝缘-金属相变材料可以满足强电磁脉冲攻击下电子信息装备自适应高效防护的迫切需求,然而其脉冲响应测试方法还不明确,是亟待解决的关键问题.基于微带线原理,提出一种测试范围宽、响应时间快的材料脉冲响应测试方法,并构建了相应的测试系统.建立水平极化下测试系统的等效电路模型,推导出电磁脉冲作用下材料相变后电阻的计算公式,进一...     

强电磁脉冲对硅微惯性传感器的损伤效应研究

为研究强电磁脉冲对单兵外骨骼助力系统上硅微惯性传感器的电磁损伤效应,通过理论计算和试验分析相结合的方法,对硅微惯性传感器的电磁损伤阈值、电磁易损器件和损伤模式开展研究。采用Agrawal传输线理论模型和格林函数法,计算硅微惯性传感器在电磁脉冲环境中由直连线缆耦合并传导至信号传输端口的强电脉冲,并开展信号传输端口的强电脉冲注入试验和传感器损伤模式分析。研究结果表明：硅微惯性传感器的强电脉冲损伤阈值为780 V,电磁易损元器件为前端电容和信号放大器,其主要损伤模式为电容的高电压击穿和放大器的大电流烧毁。     

强电磁场辐照环境诱发金属电极静电放电时延规律

针对强电磁场诱发静电放电问题,研究金属电极结构静电放电延迟时间,进一步探索强电磁场作用下金属电极静电放电变化规律。从电磁场诱发静电放电通道形成过程和放电机理出发，重点分析了强电磁脉冲辐射下诱发金属静电放电规律。试验结果表明：在强电磁脉冲辐射场作用下，辐射场强增强会使诱发放电的时延缩短；随着金属电极间电压升高，极间场强增大，能够缩短诱发放电延迟时间；随着气压的升高，分子间距缩小，同样能够缩短放电延迟时间。     

某型车辆在高空核爆炸环境下的电磁脉冲耦合特性

电磁脉冲耦合阈值是装备在核爆炸环境下作战时运用决策与装备抗核加固优化的基本依据.针对某型车辆核爆炸环境下电磁脉冲抗扰度不清的实际,开展高空核爆炸电磁脉冲(HEMP)耦合特性研究.应用时域有限差分(FDTD)方法,通过该车电台天线辐照试验验证FDTD方法开展HEMP耦合效应研究基础上,重点从车辆瞭望孔入手,对HEMP环境...     

连续电磁发射过程中轨道受力分析

获取电磁轨道发射器轨道受力特性是分析轨道材料失效机理及极限安全连续发射边界的前提。通过建立电磁-温度-应力多物理场耦合计算模型,得到了动态发射过程中包括电磁力、温度应力和预紧力的多成分轨道应力载荷时空分布特性。分析结果表明：轨道受到的电磁力载荷在脉冲电流平顶沿电枢经过位置基本上均为峰值;轨道热量主要集中于电枢运动起始段,且热量密度在脉冲电流上升段结束时刻附近电枢经过位置达到最大值;轨道在脉冲电流上升段结束时刻附近电枢经过位置受力最为严酷;喷淋冷却可有效降低轨道中的温度应力;最优的预紧力大小以恰好满足动态发射时轨道与绝缘支撑体不分离使身管保持整体式稳定结构为判据。     

基于恒流输出的指令控制设备的设计与实现

为实现某地面测试设备16 路控制指令的输出,完成对被测设备的自动化驱动控制,基于恒流输出并结合 FPGA 提出一种集成于PXI 机箱的16 路控制指令输出系统的自动化设计。在传统恒压输出的基础上引入LT3082 设 计恒流源输出,通过自检回路及备选输出的设计完成对设备的闭环控制;基于PXI 架构,以FPGA 为主控芯片,可 配置全部16 路控制指令独立输出,结合自检回路实现对设备工作状态的检验、指令输出状态的检查。结果表明,该 设计在恒流输出的基础上能实现定时通断、脉冲输出、系统自检和状态查询等功能。     

αβ表面沾染检测仪温度补偿技术

针对传统α β沾染检测仪设计中未考虑温度影响,测量结果受温度影响较大,无法满足高、低温环境使用要求的问题,为提高仪器在高、低环境下的测量稳定性,在不改变原理设计的条件下研究其温度补偿方法.通过对传统 α β 沾染检测仪射线检测原理、脉冲甄别原理以及温度漂移现象进行分析,确定了温度漂移规律和原因,对现有电路进行微调,提出了增益补偿和阈值补偿2种方法,并进行试验验证.试验结果表明:增益补偿法、阈值补偿法均有较好的补偿效果,有效解决仪器在高、低温环境下测量误差较大的问题,使设备达到新的环境适应性要求,高低温环境下测量误差均小于±20％.     

拉开时序下脉冲成形网络中半导体器件的击穿与保护

为了让电磁轨道内的电枢获得均匀加速,脉冲成形网络（PFN）通常采用多个脉冲成形单元（PFU）拉开时序放电的工作模式,以输出平顶电流波形。此时,PFU内的续流二极管可能会承受很高的反向恢复电压而损坏。通过对二极管反向恢复过程以及PFN电路特性的分析,提出了一种通过避 免负载上出现反向电压的方法来消除半导体开关器件损坏的隐患,并推导出避免出现反向电压的参数匹配公式。将该匹配公式应用在一套由8个75 kJ模块组成的600 kJ储能的PFN电源参数设计中。该电源系统通过控制放电时序生成了近似平顶的电流波形,且系统工作稳定,无半导体开关器件损坏现象。实验结果表明,通过合理的负载参数匹配,可以降低甚至消除二极管上的反向过电压。     

电磁轨道炮发射过程中的分布式脉冲电源系统冲击特性研究

电磁轨道炮发射过程中,分布式脉冲电源系统在1~2 ms的时间内,将承受30 kA以上的脉冲电流以及5 kV以上的脉冲电压,对于电源系统关键部件的工作特性造成极大的影响,甚至引起失效。因此,研究分布式脉冲电源系统在电磁轨道炮发射过程中的冲击特性是十分重要的。建立包含动态变化负载的分布式脉冲电源系统模型,利用电路仿真Pspice软件对分布式脉冲电源系统的冲击特性以及关键部件失效后的工作特性进行仿真分析,并将分析结果与实验结果进行对比。研究结果表明：电磁轨道炮发射过程中,分布式脉冲电源系统的电容器组,在单一模块晶闸管发生击穿短路故障后,受到较大的反向电流和反向电压,会对储能电容器造成严重破坏;在单一模块调波电感器发生击穿故障后,会造成故障模块的输出电流波形与电容器输出电流波形脉宽相近,且造成输出电流波形脉冲宽度变小,峰值增大（即通过晶闸管电流的di/dt变大）,可能造成晶闸管高压硅堆正向过流烧毁。仿真结果与实验结果吻合程度很高,证明所建立电磁轨道炮电源模型与实际使用模型十分接近,分析得到的结果准确性更好、可信度更高。