[发明专利]一种快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置

说明书

一种快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置，本发明可以模拟地面核爆炸产生的电磁脉冲强电场辐射环境，同时具有结构合理、设计科学、性能优良、安装维护便捷等特点，有效解决了现有模拟技术无法同时满足快上升沿和宽脉冲的参数、无法构建有效的强电场环境等问题，实现了在室内真实模拟地面核爆炸产生的强电场环境，可广泛应用于相关电磁效应和电磁防护研究中。

技术领域

本发明涉及电磁脉冲防护技术和脉冲功率技术领域，具体涉及一种快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置。

背景技术

已知的，核武器是迄今为止威力最大的武器，核武器在爆炸瞬间可以产生强烈的冲击波、热辐射、光辐射、放射性沾染等，同时还会附带产生强烈的核电磁脉冲，这种核电磁脉冲能量高、频带宽、覆盖范围广、威胁大，能够对辐射范围内的各种电子信息设备和系统构成严重危害。其中当核武器地面爆炸时，由于爆炸环境的极度不对称性，产生的电磁脉冲最为强烈。有研究表明，地面核爆炸电磁脉冲的电场强度高达100kV/m、磁感应强度达上百高斯，持续时间长达毫秒以上，主频谱分布在百千赫兹以下，具有强度高、能量大、频率低、持续时间长等特点，不仅能够直接对暴露在辐射场内的电磁敏感设备造成严重损伤，而且对岩土介质的穿透能力极强，能够穿透防护结构层进入到工程内部，干扰或损伤工程内部的电子设备和系统，对所有辐射范围内的设备均构成了严重威胁。因此，研究地面核爆炸电磁脉冲的效应及其防护技术非常重要。

在核电磁脉冲研究领域目前研究较多的是高空核爆炸产生的电磁脉冲，国内外建立了很多模拟高空爆核电磁脉冲辐射场的模拟器，取得了大量研究成果，并用于指导工程建设。然而对于地面爆核电磁脉冲的研究还存在差距，在环境模拟等不少方面还需进一步完善。由于地面核爆炸产生的电磁脉冲有其特殊性，与高空核爆炸产生的电磁脉冲相比较，两者在脉冲持续时间和主频谱分布上有着极大差异。相对来说，高空爆核电磁脉冲的电场属于高频窄脉冲，地面核爆炸电磁脉冲的电场属于低频宽脉冲，两者的耦合效应、损伤机理、防护技术等方面有诸多不同。因此，单独建立模拟地面爆核电磁脉冲辐射场环境的模拟装置非常必要。

发明内容

为克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置，本发明既能保证真实有效模拟地面核爆炸产生的电磁脉冲强电场辐射环境，又能保证操作使用的科学合理、安全可靠，适用于科研、教学、产品验证等工作需求。

为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置，包括控制单元、直流充电电源、脉冲发生器系统、脉冲陡化装置和辐射线结构，所述控制单元通过控制线路分别连接直流充电电源和脉冲发生器系统，所述直流充电电源通过充电线路连接脉冲发生器系统，所述脉冲发生器系统通过高压脉冲输出线路连接脉冲陡化装置，所述脉冲陡化装置通过输出线路连接辐射线结构形成所述的快上升沿宽脉冲强电场环境的模拟装置。

所述控制单元包括充放电模块、脉冲触发模块和实时监测模块，所述实时监测模块分别连接充放电模块和脉冲触发模块，充放电模块连接直流充电电源，脉冲触发模块连接脉冲发生器系统，实时监测模块分别连接直流充电电源和脉冲发生器系统。

所述直流充电电源的输出充电电压为100kV。

所述脉冲发生器系统的脉冲输出电压为600kV，脉冲半高宽为1ms。

所述脉冲陡化装置输出的脉冲上升沿范围为0～50ns。

所述辐射线结构为三角形或平行线形辐射线结构。

采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：

本发明可以模拟地面核爆炸产生的电磁脉冲强电场辐射环境，同时具有结构合理、设计科学、性能优良、安装维护便捷等特点，有效解决了现有模拟技术无法同时满足快上升沿和宽脉冲的参数、无法构建有效的强电场环境等问题，实现了在室内真实模拟地面核爆炸产生的强电场环境，可广泛应用于相关电磁效应和电磁防护研究中。