[發明專利]一種快上升沿寬脈沖強電場環境的模擬裝置

在審

• 申請號: 201810184809.2
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108123704A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 劉鋒;熊久良;李躍波;閆民華;潘征;楊杰;何為;張耀輝;黃劉宏
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍61489部隊
• 主分類號: H03K3/53
• 分類號: H03K3/53
• 代理公司: 洛陽潤誠慧創知識產權代理事務所(普通合伙) 41153
• 代理人: 智宏亮

一種快上升沿寬脈沖強電場環境的模擬裝置，本發明可以模擬地面核爆炸產生的電磁脈沖強電場輻射環境，同時具有結構合理、設計科學、性能優良、安裝維護便捷等特點，有效解決了現有模擬技術無法同時滿足快上升沿和寬脈沖的參數、無法構建有效的強電場環境等問題，實現了在室內真實模擬地面核爆炸產生的強電場環境，可廣泛應用于相關電磁效應和電磁防護研究中。

技術領域

本發明涉及電磁脈沖防護技術和脈沖功率技術領域，具體涉及一種快上升沿寬脈沖強電場環境的模擬裝置。

背景技術

已知的，核武器是迄今為止威力最大的武器，核武器在爆炸瞬間可以產生強烈的沖擊波、熱輻射、光輻射、放射性沾染等，同時還會附帶產生強烈的核電磁脈沖，這種核電磁脈沖能量高、頻帶寬、覆蓋范圍廣、威脅大，能夠對輻射范圍內的各種電子信息設備和系統構成嚴重危害。其中當核武器地面爆炸時，由于爆炸環境的極度不對稱性，產生的電磁脈沖最為強烈。有研究表明，地面核爆炸電磁脈沖的電場強度高達100kV/m、磁感應強度達上百高斯，持續時間長達毫秒以上，主頻譜分布在百千赫茲以下，具有強度高、能量大、頻率低、持續時間長等特點，不僅能夠直接對暴露在輻射場內的電磁敏感設備造成嚴重損傷，而且對巖土介質的穿透能力極強，能夠穿透防護結構層進入到工程內部，干擾或損傷工程內部的電子設備和系統，對所有輻射范圍內的設備均構成了嚴重威脅。因此，研究地面核爆炸電磁脈沖的效應及其防護技術非常重要。

在核電磁脈沖研究領域目前研究較多的是高空核爆炸產生的電磁脈沖，國內外建立了很多模擬高空爆核電磁脈沖輻射場的模擬器，取得了大量研究成果，并用于指導工程建設。然而對于地面爆核電磁脈沖的研究還存在差距，在環境模擬等不少方面還需進一步完善。由于地面核爆炸產生的電磁脈沖有其特殊性，與高空核爆炸產生的電磁脈沖相比較，兩者在脈沖持續時間和主頻譜分布上有著極大差異。相對來說，高空爆核電磁脈沖的電場屬于高頻窄脈沖，地面核爆炸電磁脈沖的電場屬于低頻寬脈沖，兩者的耦合效應、損傷機理、防護技術等方面有諸多不同。因此，單獨建立模擬地面爆核電磁脈沖輻射場環境的模擬裝置非常必要。

發明內容

為克服背景技術中存在的不足，本發明提供了一種快上升沿寬脈沖強電場環境的模擬裝置，本發明既能保證真實有效模擬地面核爆炸產生的電磁脈沖強電場輻射環境，又能保證操作使用的科學合理、安全可靠，適用于科研、教學、產品驗證等工作需求。

為實現如上所述的發明目的，本發明采用如下所述的技術方案：

一種快上升沿寬脈沖強電場環境的模擬裝置，包括控制單元、直流充電電源、脈沖發生器系統、脈沖陡化裝置和輻射線結構，所述控制單元通過控制線路分別連接直流充電電源和脈沖發生器系統，所述直流充電電源通過充電線路連接脈沖發生器系統，所述脈沖發生器系統通過高壓脈沖輸出線路連接脈沖陡化裝置，所述脈沖陡化裝置通過輸出線路連接輻射線結構形成所述的快上升沿寬脈沖強電場環境的模擬裝置。

所述控制單元包括充放電模塊、脈沖觸發模塊和實時監測模塊，所述實時監測模塊分別連接充放電模塊和脈沖觸發模塊，充放電模塊連接直流充電電源，脈沖觸發模塊連接脈沖發生器系統，實時監測模塊分別連接直流充電電源和脈沖發生器系統。

所述直流充電電源的輸出充電電壓為100kV。

所述脈沖發生器系統的脈沖輸出電壓為600kV，脈沖半高寬為1ms。

所述脈沖陡化裝置輸出的脈沖上升沿范圍為0～50ns。

所述輻射線結構為三角形或平行線形輻射線結構。

采用如上所述的技術方案，本發明具有如下所述的優越性：

本發明可以模擬地面核爆炸產生的電磁脈沖強電場輻射環境，同時具有結構合理、設計科學、性能優良、安裝維護便捷等特點，有效解決了現有模擬技術無法同時滿足快上升沿和寬脈沖的參數、無法構建有效的強電場環境等問題，實現了在室內真實模擬地面核爆炸產生的強電場環境，可廣泛應用于相關電磁效應和電磁防護研究中。