典型电子系统电磁脉冲效应及防护实验研究

摘要

在定向能武器日益发展的今天，电磁脉冲攻击已成为各种民用基础设施的现实威胁。各种民用基础设施电子设备种类繁多、数量大，因而它们的电磁脉冲易损性分析和评估是非常必要的。本论文主要从实验的角度对地面通讯系统和信号采集系统的电磁脉冲效应及防护进行了研究。
　　首先，根据工作特性建立了地面通讯系统和信号采集系统模型，分析了核电磁脉冲对系统造成干扰损伤的可能途径。测试了系统的正常工作状态下的信号传输形式，编写了相关程序对系统的工作状态进行监测，并给出了干扰和损伤判据。分别对地面通讯系统和信号采集系统进行了电磁脉冲效应试验，获取了地面通讯系统干扰阈值、信号采集系统的损伤阈值，分析了各系统干扰损伤机理;并对信号采集系统进行多次效应试验，建立了信号采集系统类似件的电磁脉冲效应数据库并给出了小子样数据处理方法。
　　其次，将系统中的两种连接线缆提取出来，对其电磁脉冲效应进行了研究。针对超五类以太网线这一特殊线缆结构的共模干扰问题，建立了多导体传输线模型，采用相模变换的方法推导了解的具体表示;并分别从场强、长度、端接电阻三个方面给出了负载端电压电流计算结果。对于系统中两种线缆的差模干扰，针对辐照场强、放置方式、架空高度、端接电阻等几个影响因素，从实验的角度对其电磁脉冲效应进行了系统研究。比较了共模干扰与差模干扰大小、双绞线结构和平行结构耦合强度的差异。理论计算和试验结果可为以这两种线缆为传输介质的设备的接口电磁脉冲防护提供数据参考。
　　最后，依据效应试验和线缆耦合的计算及试验结果，针对地面通讯系统和信号采集系统提出初步防护措施。拟采取的方法为屏蔽、滤波、限幅;对应的防护措施为添加屏蔽层、加装铁氧体、接入瞬态抑制二极管。针对以上三种防护措施，对其具体应用形式进行了试验验证，并给出了合理的使用方案。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本论文的主要工作

第2章 电磁脉冲环境及耦合途径分析

2．1 引言

2．2 电磁脉冲环境分析

2．2．1 核电磁脉冲辐射环境

2．2．2 电磁脉冲模拟器工作原理

2．3 电磁脉冲耦合途径分析

2．4 干扰与损伤阈值定义

2．5 本章小结

第3章 典型电子系统的模型制作

3．1 典型电子系统实物概述

3．2 地面通讯系统模型

3．3 信号采集系统模型

3．4 本章小结

第4章 典型电子系统的电磁脉冲效应试验

4．1 引言

4．2 正常工作状态测试

4．2．1 地面通讯系统正常工作状态

4．2．2 信号采集系统正常工作状态

4．3 系统电磁脉冲效应试验

4．3．1 地面通讯系统效应试验

4．3．2 信号采集系统效应试验

4．4 信号采集系统类似件EMP效应数据库及小子样处理方法

4．5 本章小结

第5章 线缆EMP耦合效应研究

5．1 引言

5．2 超五类以太网线共模干扰仿真计算

5．2．1 场强对共模干扰的影响

5．2．2 线缆长度对共模干扰的影响

5．2．3 负载电阻对共模干扰的影响

5．3 超五类以太网线EMP耦合试验

5．3．1 辐照场强对EMP耦合效应的影响

5．3．2 放置方式对EMP耦合效应的影响

5．3．3 架空高度对EMP耦合效应的影响

5．3．4 负载电阻对EMP耦合效应的影响

5．4 RS232线缆EMP耦合试验

5．4．1 辐照场强对EMP耦合效应的影响

5．4．2 放置方式对EMP耦合效应的影响

5．4．3 架空高度对EMP耦合效应的影响

5．4．4 负载电阻对EMP耦合效应的影响

5．5 本章小结

第6章 抗核电磁脉冲防护设计及试验验证

6．1 引言

6．2 地面通讯系统防护措施及试验验证

6．3 信号采集系统防护措施及试验验证

6．3．1 屏蔽

6．3．2 加装铁氧体磁环

6．3．3 瞬态抑制二极管加固

6．4 本章小结

第7章 结论与展望

7．1 结论

7．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢