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新技術(shù)丨廣電計量成功開發(fā)系統(tǒng)級電磁脈沖防護(hù)仿真技術(shù)

點擊次數(shù)：401 更新時間：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)生的強電磁瞬變輻射場。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)研究方面以實驗研究為主，主要開展了目標(biāo)耦合和器件級效應(yīng)大量的理論、數(shù)值模擬和實驗工作，但在系統(tǒng)級效應(yīng)與應(yīng)用研究方面較少。系統(tǒng)級電磁脈沖效應(yīng)是電磁脈沖對系統(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，對電子設(shè)備造成威脅。為提升研究系統(tǒng)級電磁脈沖效應(yīng)及其防護(hù)技術(shù)效率，增強各行業(yè)系統(tǒng)抗電磁脈沖能力，廣電計量電磁安全工程研究所成立科研專項組開展系統(tǒng)級電磁脈沖防護(hù)仿真技術(shù)研究。
 
　　電磁環(huán)境+現(xiàn)場測試復(fù)雜 電磁防護(hù)難度大
 
　　近年來，電磁脈沖因其對電子設(shè)備具備強大的破壞性而持續(xù)受到廣泛關(guān)注。在特殊行業(yè)裝備領(lǐng)域，電磁脈沖對電子設(shè)備產(chǎn)生的強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、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)計規(guī)范中。
 
　　系統(tǒng)級電磁脈沖裝備由于體積大、運輸困難，對實驗設(shè)備的要求高、操作難度大，往往無法在實驗室完成電磁兼容測試。對于一些大型復(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。同時，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)的實驗測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綜復(fù)雜。綜合以上因素，系統(tǒng)級電磁脈沖防護(hù)技術(shù)面臨著越來越大的挑戰(zhàn)。
 
　　仿真預(yù)測+防護(hù)設(shè)計 滿足系統(tǒng)級防護(hù)需求
 
　　目前，對于電磁脈沖效應(yīng)及其防護(hù)大都采用設(shè)備測試的方法，但對于很多大系統(tǒng)，傳統(tǒng)的電磁脈沖實驗已經(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)果與實際情況日趨接近，模擬方法簡便易操作，仿真計算幾乎不受產(chǎn)品種類的限制，通過仿真預(yù)測分析，在產(chǎn)品的設(shè)計階段就能將很多問題避免。為滿足相關(guān)產(chǎn)品系統(tǒng)級電磁脈沖防護(hù)需要，提供一種更高效、便捷的電磁防護(hù)方法，科研小組以無人機為研究對象，開發(fā)系統(tǒng)級電磁脈沖防護(hù)仿真技術(shù)。
 
　　該技術(shù)以GJB8848-2016和GJB1389A-2005為依據(jù)，基于場線耦合分析方法、電磁場理論，采用CST仿真軟件中場路協(xié)同的技術(shù)，開展無人機系統(tǒng)強電磁脈沖輻照干擾防護(hù)研究，并得到一套系統(tǒng)級電磁脈沖效應(yīng)的仿真方法及電磁脈沖防護(hù)的仿真方案。創(chuàng)新性地針對無人機系統(tǒng)的系統(tǒng)級電磁脈沖防護(hù)設(shè)計及測試方法進(jìn)行研究和對比分析，通過比對濾波、限幅、屏蔽三種措施的前后結(jié)果，系統(tǒng)級電磁脈沖防護(hù)仿真方法的有效性得到了驗證，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，通過對計算所得的電流、電壓結(jié)果定量分析實現(xiàn)對系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行預(yù)測，有效解決系統(tǒng)級電磁脈沖防護(hù)難題。該技術(shù)已向國家知識產(chǎn)權(quán)局申請發(fā)明專利1項，具備成熟的技術(shù)能力。

新技術(shù)丨廣電計量成功開發(fā)系統(tǒng)級電磁脈沖防護(hù)仿真技術(shù)
 
　　·強電磁脈沖波形·

新技術(shù)丨廣電計量成功開發(fā)系統(tǒng)級電磁脈沖防護(hù)仿真技術(shù)
 
　　電磁脈沖與無人機系統(tǒng)的耦合模型


 
　　強電磁脈沖的濾波防護(hù)電路

新技術(shù)丨廣電計量成功開發(fā)系統(tǒng)級電磁脈沖防護(hù)仿真技術(shù)
 
 　　強電磁脈沖的限幅防護(hù)電路

 

　　助力無人機等行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展
 

　　本項技術(shù)可應(yīng)用于無人機、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)級電磁脈沖效應(yīng)評估，并給出相應(yīng)的防護(hù)設(shè)計方案。通過本項技術(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，幫助檢測服務(wù)行業(yè)儲備新技術(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)對象

序號

服務(wù)領(lǐng)域

電磁脈沖效應(yīng)評估及預(yù)防設(shè)計服務(wù)對象

1

無人機

無人機的電磁兼容性、系統(tǒng)級輻照仿真、注入式與系統(tǒng)級輻照試驗，以及無人機的易損性和毀傷評估。

2

新能源汽車

新能源汽車動力電池系統(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、無人機系統(tǒng)、航天器、航空發(fā)動機、航空設(shè)備及系統(tǒng)、航空材料等。

6

船舶電氣

船舶及動力系統(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)等級以及機械環(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。