新技術丨廣電計量成功開發系統級電磁脈沖防護仿真技術

點(diǎn)擊(jī)次數：3858 更新時間：2024-09-11

　　電磁脈沖主要來源於高空核爆或非核電磁脈沖彈爆炸産生的強電磁瞬變輻射場。電磁脈沖作爲瞬變幹擾源能通過天線、電纜連接處、金屬管道等進入電子設備的内部，在電路上産生瞬變電壓或瞬變電流，使電子設備遭到嚴重的破壞。國内在電磁脈沖效應研究方面以實驗研究爲主，主要開展瞭目标耦合和器件級效應大量的理論、數值模拟和實驗工作，但在系統級效應與應用研究方面較少。系統級電磁脈沖效應是電磁脈沖對系統内部電子設備的影響和作用，這種效應能夠通過各種途徑耦合到系統内部，對電子設備造成威脅。爲提升研究系統級電磁脈沖效應及其防護技術效率，增強各行業系統抗電磁脈沖能力，廣電計量電磁安全工程研究所成立科研專項組開展系統級電磁脈沖防護仿真技術研究。

　　電磁環境+現場測試複雜電磁防護難度大

　　近年來，電磁脈沖因其對電子設備具備強大的破壞性而持續受到廣泛關注。在特殊行業裝備領域，電磁脈沖對電子設備産生的強電磁幹擾以及核電磁脈沖的巨大破壞作用促使一些國家和地區抓緊瞭電磁脈沖裝備的研制與電磁脈沖的防護研究；在民用領域，無人機、高速列車、新能源汽車、人工智能等快速發展，爲瞭提升這些電子設備的電磁環境适應性，電磁脈沖防護也不斷被納入産品的設計規範中。

　　系統級電磁脈沖裝備由於體積大、運輸困難，對實驗設備的要求高、操作難度大，往往無法在實驗室完成電磁兼容測試。對於一些大型複雜系統，由於空間有限而電子設備增多，導緻電磁能量耦合途徑呈現出複雜趨勢。同時，由於電子特殊化裝備、電磁脈沖設備、高功率微波設備等涉及電磁脈沖的産品更疊迅速，傳統的實驗測試很難跟上更新速度；各類産品電磁環境的日益複雜化，使得電磁幹擾覆蓋頻率和範圍不斷擴大、電磁能量耦合途徑越來越錯綜複雜。綜合以上因素，系統級電磁脈沖防護技術面臨著越來越大的挑戰。

　　仿真預測+防護設計滿足系統級防護需求

　　目前，對於電磁脈沖效應及其防護大都採用設備測試的方法，但對於很多大系統，傳統的電磁脈沖實驗已經不能滿足需求。随著信息化技術發展與電磁仿真軟件的不斷疊代更新，軟件仿真結果與實際情況日趨接近，模拟方法簡便易操作，仿真計算幾乎不受産品種類的限制，通過仿真預測分析，在産品的設計階段就能将很多問題避免。爲滿足相關産品系統級電磁脈沖防護需要，提供一種更高效、便捷的電磁防護方法，科研小組以無人機爲研究對象，開發系統級電磁脈沖防護仿真技術。

　　該技術以GJB8848-2016和GJB1389A-2005爲依據，基於場線耦合分析方法、電磁場理論，採用CST仿真軟件中場路協同的技術，開展無人機系統強電磁脈沖輻照幹擾防護研究，並得到一套系統級電磁脈沖效應的仿真方法及電磁脈沖防護的仿真方案。創新性地針對無人機系統的系統級電磁脈沖防護設計及測試方法進行研究和對比分析，通過比對濾波、限幅、屏蔽三種措施的前後結果，系統級電磁脈沖防護仿真方法的有效性得到瞭驗證，有效性可達到95%以上，防護效果明顯。該技術能夠幫助客戶更好地理解産品特性、查看産品電流分布、線纜線路上的電壓，通過對計算所得的電流、電壓結果定量分析實現對系統存在的問題進行預測，有效解決系統級電磁脈沖防護難題。該技術已向國家知識産權局申請發明專利1項，具備成熟的技術能力。

新技術丨廣電計量成功開發系統級電磁脈沖防護仿真技術

　　·強電磁脈沖波形·

　　電磁脈沖與無人機系統的耦合模型

　　強電磁脈沖的濾波防護電路

新技術丨廣電計量成功開發系統級電磁脈沖防護仿真技術

　　強電磁脈沖的限幅防護電路

　　助力無人機等行業高質量發展

　　本項技術可應用於無人機、新能源汽車、軌道交通、醫療器械、航空航天、人工智能、船舶電氣等行業領域，可爲相關行業領域産品提供系統級電磁脈沖效應評估，並給出相應的防護設計方案。通過本項技術可爲客戶提供更高效、便捷的服務解決方案，幫助提升産品開發效率，降低産品研發成本，幫助檢測服務行業儲備新技術能力，最終助力相關制造行業高速、高質量發展。

新技術應用服務領域及服務對象
序号	服務領域	電磁脈沖效應評估及預防設計服務對象
1	無人機	無人機的電磁兼容性、系統級輻照仿真、注入式與系統級輻照試驗，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、車載電子系統、線纜和連接系統、整車系統等。
3	軌道交通	高速列車牽引供電系統、接觸網、隧道支護結構、無砟軌道、路基複合結構以及高速列車制動系統等關鍵部件和系統。
4	醫療器械	大型醫療設備如MRI、DR、級聯生化分析儀、大功率滅菌器、高壓氧艙等。
5	航空航天	航空、航天大型飛行系統如半導體器件、無人機系統、航天器、航空發動機、航空設備及系統、航空材料等。
6	船舶電氣	船舶及動力系統如非接觸式雷達多普勒流速儀的電源、絕緣電阻、電源反向保護功能、防護等級以及機械環境适應性。
7	其他	根據客戶需求定制服務，如科研、新技術開發等。

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