电磁脉冲原理电磁脉冲由核爆炸和非核电磁脉冲弹(高功率微波弹)爆炸而产生 。核爆炸产生的电磁脉冲称为核电磁脉冲,任何在地面以上爆炸的核武器都会产生电磁脉冲,能量大约占核爆炸总能量的百万分之一,频率从几百赫到几兆赫 。非核电磁脉冲弹则利用爆炸或化学燃料燃烧产生的能量,通过微波器件转换成高功率微波辐射能,能发射峰值功率在吉瓦以上、频率为1吉赫~300吉赫的脉冲微波束,在裸露的导电体(例如裸露的电线、印刷电路板的印制线)上急剧产生数千伏的瞬变电压,对大量电子设备造成无法挽回的损坏 。
电磁脉冲防护方法与雷电防护方法基本相同 。用9.5毫米厚钢板或4毫米厚铜板做成的屏蔽罩,可以提供很高的总体屏蔽效能 。但是,这种屏蔽会由于存在检修门和供电缆、连接器、开关等使用的小孔而减弱,这样就必须用衬垫密封孔隙 。如果必须开孔通气,则应使用各种屏蔽栅(如蜂窝状隔板、多孔金属板和金属丝网屏栅)把大孔分成许多小孔,孔与孔之间相交的地方必须熔合,以便确保最佳的屏蔽效果 。电缆必须使用整体防护材料,最好的电缆防护材料是管道之类的导电固体材料 。在协助降低易损性方面,合适的接地线路也很重要 。若数据传输率低,可采用滤波方法抑制瞬时效应 。若只靠滤波不足以把电磁脉冲降到安全水平,则需使用防护性抑制器,例如齐纳二极管 。
当前,国外指挥通信系统防电磁脉冲的具体方法主要有:选取最佳元器件;使用不易受电磁脉冲影响的元件,如电子管等;在连接器上安装滤波器;使用外部防护元器件保护预先包装的电路(如集成电路);使用引线防护装置;使用分离滤波器,将耦合频率限制在很窄的频带内;采用自动增益控制与增益限制技术;使用特种滤波器;使用电路隔离技术隔离电瞬变现象;屏蔽和接地;重新设计分系统;探测由于电磁脉冲干扰而出现的数据错误,并拒绝这些数据 。
电磁脉冲的原理以及产生方式,解释得容易理解一点(1)爆炸流量压缩产生器(Explosive FCG)
流量产生器(FCG)是一种可在数十至数百微秒内产生百万焦耳(megajoules)峰值电
能的装置,而这装置可以达到简单且量轻的需求 。当FCG产生的功率达数十亿仟瓦
至数百亿仟瓦时,其所产生的电流将是一般闪电电流的一千倍以上 。FCG的工作原
理是利用快速爆炸的机械能转换为电磁场的装置 。如图(一)所示的螺旋式FCG为最
常被运用在炸弹和弹头的设计上 。FCG在爆炸电荷产生之前需有一预置的电磁通量
,称之为预置通量 。此预置通量通常经由FCG的电流放电所产生,此电流称为启动
电流 。此启动电流理论上可由任何可产生数十至数百万安培脉波电流之装置来达
成 。最常用的装置为高压电容组 。当启动电流达到峰值时,此爆炸即被启动 。这
爆炸将使电枢管(Armature Tube)膨胀变形,使与传输线圈(Stator Winding)形成
短路,并中断启动电流 。当爆炸持续进行,电枢管将变形为张角12至19度之角锥
状,并沿轴向传递前进 。此种持续前进的短路,将会压缩电磁场并减少线圈电感
,使线圈电流直线上升,直到产生器崩溃为止 。已展示过的资料显示,上升时间
约为数十至数百微秒,峰值电流为数千万安培,峰值能量为数千万焦耳 。
(2)爆炸推进趋动MHD产生器(Explosive and Propellant Driven MHD Generator
s)
目前被使用的技术是磁石发电机-流??动力装置(Magneto-Hydrodynamic Device;
MHD)产生器MHD装置的设计的基本原理,是在磁场中移动将一个传导??,产生电流
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