微弱电容信号的离散频率测试方法及其硬件电路的实现

硅微惯性器件的微弱电容信号检测一直是微机械研究领域的重要问题,其检测方法及集成电路的实现已成为制约微惯性器件发展的一个重要因素。利用频率信号抗干扰性好的特点将微弱电容信号转换成频率信号,提出了一种利用离散频率测试的方法对加速度信号进行测试,使得所测加速度可以通过各离散频率点与步长频率的倍数关系直接读出,并通过硬件电路实现了该方法,对实验结果进行了验证,与理论仿真结果很相符。     

强电磁脉冲环境下复杂电子系统敏感体确定研究

研究强电磁脉冲环境下复杂电子设备的损伤,其中敏感体的确定是一项非常重要的工作。从电子系统的结构、确定问题深度、电磁损伤试验等方面系统分析了复杂电子系统敏感体确定的方法,可做为进一步研究复杂电子系统电磁损伤问题的参考。     

强电磁脉冲对微波场效应管影响的仿真研究

微波场效应管(MESFET)构成的低噪声放大器电路常用于射频前端,是常见的射频模拟电路。该电路在强电磁脉冲作用下易烧毁,从而导致设备失效。使用半导体器件-电路联合仿真器对强电磁脉冲作用下的微波场效应管烧毁过程进行仿真,对失效机理开展研究,为进行强电磁脉冲防护提供依据。研究结果表明:强电磁脉冲达到一定的阙值会导致MESFET烧毁,该阙值与强电磁脉冲的上升时间有关,根据仿真结果可进行强电磁脉冲的屏蔽防护。     

火工品电磁脉冲发生器研究

为开展电火工品电磁脉冲传导敏感度试验,利用脉冲功率技术原理,进行了电磁脉冲发生器设计,重点开展电磁脉冲发生器的高压、控制、脉冲功率部分的设计研究,并利用脉冲发生器进行某点火头电磁脉冲传导敏感度试验。本研究为电火工品脉冲电磁环境中的安全性研究提供了评估手段。     

爆炸场电磁辐射特性测试技术研究

为了研究高能含能材料爆炸时产生的电磁辐射特性,设计了一套由宽频天线、信号放大器、高速采集卡组成的电磁辐射测试系统,对某型弹云爆过程的电磁辐射进行测量及分析研究。研究结果表明:在某型弹起爆后出现较短时间的强信号,间隔一段时间后再次出现较长时间的强电磁信号,第2时间段内的电磁脉冲持续性明显强于第1时间段,不同测试点采集得到的电磁信号呈现不同的传递特性;云爆过程中产生的电磁辐射频率主要分布于21MHz以内,在11～17MHz频段分布尤为明显,爆炸产生的电磁场强度超过300V/m。     

一种无线电引信腔体屏蔽效能计算方法

无线电引信内部空间有限，难以通过试验测量其腔体电磁屏蔽效能(Shielding Effectiveness, SE)。为分析引信腔体对强电磁脉冲的防护效果，提出一种基于电磁拓扑理论和Baum-Liu-Tesche(BLT)方程的SE计算方法。该方法通过分析能量流动特性建立腔体传播矩阵，利用等效电路模型计算腔体散射矩阵，推导得出腔内能量传输的拓展BLT方程，进而求得各拓扑节点的电压值。使用CST软件验证该方法的有效性，分别对矩形天线窗模型、圆形天线窗模型、双面圆孔模型和含介质基板模型的腔体电磁SE进行计算，并通过相关系数对计算结果量化分析。研究结果表明，新方法的计算精度优于等效电路法，且占用计算内存低于CST软件，可用于引信圆柱腔体电磁SE分析。     

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.     

桥丝电爆炸过程中的电磁脉冲效应

金属桥丝爆炸实验中,金属桥丝是否完全电起爆对火工品能否正常发火十分重要,为此,提出了一种通过电磁脉冲辐射效应来判断桥丝起爆状态的方法,利用天线探测金属桥丝在起爆中的电磁脉冲信号,并对其进行分析以判断桥丝起爆状态。研究结果表明,完全电起爆和不完全电起爆状态产生的电磁脉冲在持续时间和辐射频谱上存在显著差异。当桥丝完全电起爆时,金属桥丝初始加热阶段的电磁效应和本征爆炸阶段的电磁效应产生的电磁信号持续时间短,等离子体阶段的电磁效应产生的电磁信号持续时间长,电磁脉冲信号中包括90～100 MHz高频电磁辐射;当桥丝没有完全电起爆时,金属桥丝初始加热阶段的电磁效应和本征爆炸阶段的电磁效应产生的电磁信号持续时间长,等离子体阶段的电磁效应产生的电磁信号持续时间短,电磁脉冲信号的频率主要集中在40 MHz以下的低频区域。     

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。     

海水的电磁脉冲耦合传递特性计算分析

海水中复杂大系统所面临的电磁脉冲环境决定了该系统需如何开展抗电磁脉冲加固设计。研究海水的电磁脉冲耦合特性,基于平面电磁波理论,根据海水的复介电常数,计算分析电磁脉冲在海水中的传输函数,给出海水中复杂大系统的电磁脉冲环境计算公式,并针对不同深度下进行计算分析。     

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。     

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...     

高线性模拟光耦在膛压测试中的应用

在电热化学炮工作过程中,伴随着高电压和强电流放电现象,会产生强电磁干扰。特别是电热化学炮工作过程中产生的电位浮动对测试仪器有严重的冲击。为了保证仪器的安全,采用高线性模拟光耦HCNR200组成隔离放大电路,利用光电隔离的原理实现了对膛压测试线路的隔离保护。对该放大电路与压阻式压力传感器组成的测试系统进行了静态标定,结果表明,该系统满足膛压测试的要求,并已成功地应用于等离子点火条件下的密闭爆发器试验,获得了完整的压力-时间曲线。     

级联电源时序控制方法

电池组级联(BPCSs)电源的脉冲电容器电压是电磁推进的关键指标,重频模式下电池组多次为脉冲电容器充电后容量衰减,脉冲电容器电压在规定时间内达不到电压设定值,电磁推进的一致性将无法保证.基于BPCSs电源理论模型,提出一种时序动态调整算法,通过调整电池组串入回路的时刻来提高充电速度.实验结果表明:在电池组容量衰减40 ...     

离散小波滤波器在飞机电磁兼容测试中的应用

讨论了由于飞机上的电气设备频繁启停、雷电放电等引起的电快速瞬变脉冲群的电磁兼容（EMC）问题，给出了抵抗瞬变脉冲群的电磁兼容标准。并尝试利用小波的多分辨特性，采用离散小波变换构成数字滤波器，对叠加噪声后的干扰信号进行了时频分解，达到抑制干扰的目的。仿真结果表明，通过小波分析可以得到干扰源脉冲群的起始时间、持续时间等信息。     

金属化膜脉冲电容器在线可靠性评估与性能预计

自愈式高储能密度金属化膜脉冲电容器是激光惯性约束核聚变装置的关键元器件,由于个体及使用环境的不同,在同一批次电容器中,个体间的可靠性水平存在较大的差异,使用过程中如果对其统一处理,将导致整体系统可用性降低,维护费用增高。针对该问题,利用在线性能数据,采用退化分析方法,对个体金属化膜脉冲电容器进行了在线可靠性评估与性能预计,给出了该型电容器的退化失效模型,通过对实际数据的分析,表明该方法可行。     

电磁发射用13MJ脉冲功率电源系统研究

随着电磁发射技术的发展,对脉冲功率电源特性的要求也越来越高,需要脉冲电流具有兆安级幅值、数毫秒脉宽、上升快速且有平顶波特点,为此研制了1套13 MJ、额定工作电压10 kV 的电容储能型脉冲电源。电源系统采用多模块并联结构,由13个储能1 MJ脉冲成形子系统组成,每个子系统包含20个50 kJ脉冲电源模块,单个模块短路放电电流最大可达65 kA;充电系统由基于串联谐振变换器的高压充电机组成;控制系统具有两级控制结构,使用同步编码信号对各电源模块进行时序放电控制;测量系统采用PXI系统,主从式网络结构,可满足分布式测量需求。系统在模拟负载上进行了性能测试,在电磁发射装置上进行了实验研究。实验结果表明,13 MJ脉冲功率电源系统输出电流波形灵活可调、可靠性高,可以满足电磁发射实验的需求。     

一种同轴型脉冲功率电缆的设计与试制

为满足电热化学炮系统工程化研究需求,开展了一种同轴型脉冲功率电缆设计与试制。根据发射试验获得脉冲电流、内部过电压等数据以及商业大功率电缆使用的经验,分析确定了脉冲功率电缆设计指标;基于同轴型商业大功率电缆开展了脉冲功率电缆结构设计,增加了屏蔽加强层和半导电层。屏蔽加强层能抑制外导体芯线错位产生的强电动力,防止电缆变形和爆裂,提高机械强度,改善电磁屏蔽效果;半导电层有助于消除气隙,平衡内部电场。使用有限元分析ANSYS软件对脉冲功率电缆进行了电磁场和热分析,协助开展了电气强度、机械强度和温升特性等辅助设计。针对脉冲功率电缆推广使用中出现的芯线端部拉长、断股与撕裂等现象,为内导体设计了钢芯以提高其抗拉强度。耐压试验与脉冲放电测试的验证结果表明,脉冲功率电缆在25 kV/5min电压作用下无损坏,在幅值203 kA、半峰值时间大于2 ms脉冲电流作用下无形变,满足系统研制要求。