電磁脈衝的範數探測理論和套用關鍵技術研究

《電磁脈衝的範數探測理論和套用關鍵技術研究》是依託西安交通大學，由謝彥召擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：電磁脈衝的範數探測理論和套用關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：謝彥召
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

深入開展高空核爆電磁脈衝的毀傷效應評估研究，對於判斷重要基礎設施和電子化系統的生存能力、發現易損薄弱環節具有重要意義。系統級效應評估的前提和基礎是獲得反映效應物理機制的敏感參數。使用範數及其衍生參數可以準確提取效應敏感參數，但現有測量手段無法實時進行範數探測，這一難題成為影響系統級試驗評估工作的技術瓶頸。為此，本項目針對電磁脈衝效應試驗中的範數探測方法展開研究。給出不同類型電磁範數的理論獲取算法、測量微擾預估理論和控制方法；以金屬腔體內的範數探測為套用對象，基於高速A/D採樣和FPGA技術，研製無傳輸線纜電場範數探測器和多通道電壓信號範數探測器；開展幾種電磁脈衝效應示範實驗研究，建立實時、高效的範數探測套用方法和步驟。該項目的成果可為效應評估研究提供一種新型探測方法和技術手段，對促進我國系統級效應評估試驗研究有著重要的理論和實踐意義，且具有很好的套用前景。

結題摘要

高功率電磁環境，如高空電磁脈衝、雷電電磁脈衝和窄帶高功率微波等，可對國家基礎設施的電子化系統產生干擾或毀傷效應。國內很多機構對電磁脈衝的效應機理與規律進行了研究，以滿足電磁防護和效應評估的需要。同時，電磁範數作為可定量表示電磁脈衝波形特徵的參數，已被高功率電磁脈衝研究領域所採納並列入IEC、美軍標等相關標準中。目前電磁範數在系統級效應試驗中的套用，亟需一種能夠快速、便捷獲得所測信號範數的測量手段，而現有的基於電纜或光纖傳輸的測量方法無法適用於密閉腔體內耦合信號的測量。因此本項目分析了常用電磁範數的物理意義和套用領域，研究了電磁範數的計算方法；基於數位化測量技術，利用高速FPGA和ADC研製了範數探測器，包括電場範數探測器和四通道電壓、電流範數探測器，範數探測器的採樣率最高可達2 GHz，測量過程中無需光纖或線纜，可用於密閉空間內耦合場信號的探測；編寫了配套的數據處理軟體，可以快速計算出所測信號的範數；同時在實際的UWB和PCI效應試驗中驗證了範數探測器的實用性。本項目是數位化測量技術在電磁脈衝探測中的成功套用，項目的研究成果對系統級效應評估工作提供了一種新型的探測方法，隨著數字測量技術的發展，該方法具有進一步最佳化的空間。