新技術(shù)丨廣電計(jì)量成功開發(fā)系統(tǒng)級(jí)電磁脈沖防護(hù)仿真技術(shù)
點(diǎn)擊次數(shù)：3828 更新時(shí)間：2024-09-11
電磁脈沖主要來源于高空核爆或非核電磁脈沖彈爆炸產(chǎn)生的強(qiáng)電磁瞬變輻射場(chǎng)。電磁脈沖作為瞬變干擾源能通過天線、電纜連接處、金屬管道等進(jìn)入電子設(shè)備的內(nèi)部，在電路上產(chǎn)生瞬變電壓或瞬變電流，使電子設(shè)備遭到嚴(yán)重的破壞。國內(nèi)在電磁脈沖效應(yīng)研究方面以實(shí)驗(yàn)研究為主，主要開展了目標(biāo)耦合和器件級(jí)效應(yīng)大量的理論、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)工作，但在系統(tǒng)級(jí)效應(yīng)與應(yīng)用研究方面較少。系統(tǒng)級(jí)電磁脈沖效應(yīng)是電磁脈沖對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部電子設(shè)備的影響和作用，這種效應(yīng)能夠通過各種途徑耦合到系統(tǒng)內(nèi)部，對(duì)電子設(shè)備造成威脅。為提升研究系統(tǒng)級(jí)電磁脈沖效應(yīng)及其防護(hù)技術(shù)效率，增強(qiáng)各行業(yè)系統(tǒng)抗電磁脈沖能力，廣電計(jì)量電磁安全工程研究所成立科研專項(xiàng)組開展系統(tǒng)級(jí)電磁脈沖防護(hù)仿真技術(shù)研究。
電磁環(huán)境+現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試復(fù)雜 電磁防護(hù)難度大
近年來，電磁脈沖因其對(duì)電子設(shè)備具備強(qiáng)大的破壞性而持續(xù)受到廣泛關(guān)注。在特殊行業(yè)裝備領(lǐng)域，電磁脈沖對(duì)電子設(shè)備產(chǎn)生的強(qiáng)電磁干擾以及核電磁脈沖的巨大破壞作用促使一些國家和地區(qū)抓緊了電磁脈沖裝備的研制與電磁脈沖的防護(hù)研究；在民用領(lǐng)域，無人機(jī)、高速列車、新能源汽車、人工智能等快速發(fā)展，為了提升這些電子設(shè)備的電磁環(huán)境適應(yīng)性，電磁脈沖防護(hù)也不斷被納入產(chǎn)品的設(shè)計(jì)規(guī)范中。
系統(tǒng)級(jí)電磁脈沖裝備由于體積大、運(yùn)輸困難，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的要求高、操作難度大，往往無法在實(shí)驗(yàn)室完成電磁兼容測(cè)試。對(duì)于一些大型復(fù)雜系統(tǒng)，由于空間有限而電子設(shè)備增多，導(dǎo)致電磁能量耦合途徑呈現(xiàn)出復(fù)雜趨勢(shì)。同時(shí)，由于電子特殊化裝備、電磁脈沖設(shè)備、高功率微波設(shè)備等涉及電磁脈沖的產(chǎn)品更迭迅速，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試很難跟上更新速度；各類產(chǎn)品電磁環(huán)境的日益復(fù)雜化，使得電磁干擾覆蓋頻率和范圍不斷擴(kuò)大、電磁能量耦合途徑越來越錯(cuò)綜復(fù)雜。綜合以上因素，系統(tǒng)級(jí)電磁脈沖防護(hù)技術(shù)面臨著越來越大的挑戰(zhàn)。
仿真預(yù)測(cè)+防護(hù)設(shè)計(jì) 滿足系統(tǒng)級(jí)防護(hù)需求
目前，對(duì)于電磁脈沖效應(yīng)及其防護(hù)大都采用設(shè)備測(cè)試的方法，但對(duì)于很多大系統(tǒng)，傳統(tǒng)的電磁脈沖實(shí)驗(yàn)已經(jīng)不能滿足需求。隨著信息化技術(shù)發(fā)展與電磁仿真軟件的不斷迭代更新，軟件仿真結(jié)果與實(shí)際情況日趨接近，模擬方法簡(jiǎn)便易操作，仿真計(jì)算幾乎不受產(chǎn)品種類的限制，通過仿真預(yù)測(cè)分析，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就能將很多問題避免。為滿足相關(guān)產(chǎn)品系統(tǒng)級(jí)電磁脈沖防護(hù)需要，提供一種更高效、便捷的電磁防護(hù)方法，科研小組以無人機(jī)為研究對(duì)象，開發(fā)系統(tǒng)級(jí)電磁脈沖防護(hù)仿真技術(shù)。
該技術(shù)以GJB8848-2016和GJB1389A-2005為依據(jù)，基于場(chǎng)線耦合分析方法、電磁場(chǎng)理論，采用CST仿真軟件中場(chǎng)路協(xié)同的技術(shù)，開展無人機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)電磁脈沖輻照干擾防護(hù)研究，并得到一套系統(tǒng)級(jí)電磁脈沖效應(yīng)的仿真方法及電磁脈沖防護(hù)的仿真方案。創(chuàng)新性地針對(duì)無人機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)級(jí)電磁脈沖防護(hù)設(shè)計(jì)及測(cè)試方法進(jìn)行研究和對(duì)比分析，通過比對(duì)濾波、限幅、屏蔽三種措施的前后結(jié)果，系統(tǒng)級(jí)電磁脈沖防護(hù)仿真方法的有效性得到了驗(yàn)證，有效性可達(dá)到95%以上，防護(hù)效果明顯。該技術(shù)能夠幫助客戶更好地理解產(chǎn)品特性、查看產(chǎn)品電流分布、線纜線路上的電壓，通過對(duì)計(jì)算所得的電流、電壓結(jié)果定量分析實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行預(yù)測(cè)，有效解決系統(tǒng)級(jí)電磁脈沖防護(hù)難題。該技術(shù)已向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)發(fā)明專利1項(xiàng)，具備成熟的技術(shù)能力。
·強(qiáng)電磁脈沖波形·
電磁脈沖與無人機(jī)系統(tǒng)的耦合模型
強(qiáng)電磁脈沖的濾波防護(hù)電路
強(qiáng)電磁脈沖的限幅防護(hù)電路
助力無人機(jī)等行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展
本項(xiàng)技術(shù)可應(yīng)用于無人機(jī)、新能源汽車、軌道交通、醫(yī)療器械、航空航天、人工智能、船舶電氣等行業(yè)領(lǐng)域，可為相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品提供系統(tǒng)級(jí)電磁脈沖效應(yīng)評(píng)估，并給出相應(yīng)的防護(hù)設(shè)計(jì)方案。通過本項(xiàng)技術(shù)可為客戶提供更高效、便捷的服務(wù)解決方案，幫助提升產(chǎn)品開發(fā)效率，降低產(chǎn)品研發(fā)成本，幫助檢測(cè)服務(wù)行業(yè)儲(chǔ)備新技術(shù)能力，最終助力相關(guān)制造行業(yè)高速、高質(zhì)量發(fā)展。
| 新技術(shù)應(yīng)用服務(wù)領(lǐng)域及服務(wù)對(duì)象 |
| 序號(hào) | 服務(wù)領(lǐng)域 | 電磁脈沖效應(yīng)評(píng)估及預(yù)防設(shè)計(jì)服務(wù)對(duì)象 |
| 1 | 無人機(jī) | 無人機(jī)的電磁兼容性、系統(tǒng)級(jí)輻照仿真、注入式與系統(tǒng)級(jí)輻照試驗(yàn)，以及無人機(jī)的易損性和毀傷評(píng)估。 |
| 2 | 新能源汽車 | 新能源汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)、車載電子系統(tǒng)、線纜和連接系統(tǒng)、整車系統(tǒng)等。 |
| 3 | 軌道交通 | 高速列車牽引供電系統(tǒng)、接觸網(wǎng)、隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)、無砟軌道、路基復(fù)合結(jié)構(gòu)以及高速列車制動(dòng)系統(tǒng)等關(guān)鍵部件和系統(tǒng)。 |
| 4 | 醫(yī)療器械 | 大型醫(yī)療設(shè)備如MRI、DR、級(jí)聯(lián)生化分析儀、大功率滅菌器、高壓氧艙等。 |
| 5 | 航空航天 | 航空、航天大型飛行系統(tǒng)如半導(dǎo)體器件、無人機(jī)系統(tǒng)、航天器、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、航空設(shè)備及系統(tǒng)、航空材料等。 |
| 6 | 船舶電氣 | 船舶及動(dòng)力系統(tǒng)如非接觸式雷達(dá)多普勒流速儀的電源、絕緣電阻、電源反向保護(hù)功能、防護(hù)等級(jí)以及機(jī)械環(huán)境適應(yīng)性。 |
| 7 | 其他 | 根據(jù)客戶需求定制服務(wù)，如科研、新技術(shù)開發(fā)等。 |
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