一種電磁抗擾度測試系統(tǒng)的建立方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種激光設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種電磁抗擾度測試系統(tǒng)的建 立方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電場和磁場的交互變化產(chǎn)生電磁波，電磁波向空中發(fā)射或泄露的現(xiàn)象，叫電磁輻 射。電磁福射是以一種看不見、摸不著的特殊形態(tài)存在的物質(zhì)。電氣設(shè)備工作在瞬態(tài)強放電 場合下，在運行過程中易受到電磁干擾，尤其，在脈沖發(fā)生過程中，會受到嚴(yán)重的電磁干擾， 進而影響設(shè)備的采樣、反饋、觸發(fā)等信號控制操作，降低設(shè)備的技術(shù)性能指標(biāo)。
[0003] "電磁污染"已成為繼大氣污染、水污染、固體廢棄物污染和噪聲污染之后的第五 大污染，它直接作用于設(shè)備或人體，是危害嚴(yán)重的"隱形殺手"。因此，電磁輻射問題越來越 受到世界各國的普遍重視。
[0004] 在實驗室條件下，短脈沖、長脈沖對設(shè)備造成電磁干擾的結(jié)果不同，為了抑制電磁 干擾對設(shè)備的影響，需要開展電磁兼容技術(shù)研究，為提高設(shè)備抗電磁脈沖干擾能力提供技 術(shù)支持。為此，需要研發(fā)一套用于模擬實際輻射環(huán)境的瞬態(tài)電磁抗擾度試驗系統(tǒng)，用于檢測 被測設(shè)備的抗干擾能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種電磁抗擾度測試系統(tǒng)的建立方法。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] -種電磁抗擾度測試系統(tǒng)的建立方法，所述測試系統(tǒng)包括依次連接的測量系統(tǒng)、 控制系統(tǒng)、脈沖高壓源和有界波導(dǎo)傳輸線，所述脈沖高壓源設(shè)置為兩個；
[0008] 所述測試系統(tǒng)的建立方法為：
[0009] 步驟一：根據(jù)理論電磁脈沖輻射場中的長脈沖和短脈沖，分別確定瞬變電磁場的 技術(shù)參數(shù)；
[0010] 步驟二：根據(jù)所述技術(shù)參數(shù)，進行有界波導(dǎo)傳輸線和兩個脈沖高壓源的參數(shù)設(shè) 定；
[0011] 步驟三：將所述兩個脈沖高壓源分別與有界波導(dǎo)傳輸線連接；
[0012] 步驟四：驗證實際電磁脈沖輻射場的技術(shù)參數(shù)偏差是否符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。
[0013] 進一步，所述步驟一中的技術(shù)參數(shù)包括脈沖電場幅值、脈沖寬度Th、脈沖上升時間 Tr〇
[0014] 進一步，所述有界波導(dǎo)傳輸線設(shè)置為線柵錐狀、分布式結(jié)構(gòu)，其包括子輻射線纜和 支撐框架，所述子輻射線纜包括導(dǎo)線、吸收電阻&和絞杠。
[0015] 進一步，所述有界波導(dǎo)傳輸線的參數(shù)包括特性阻抗Z，其設(shè)定方法為：所述支撐 框架的高度為H，所述有界波導(dǎo)傳輸線的寬度為W，則所述有界波導(dǎo)傳輸線的特性阻抗
[0016] 進一步，所述支撐框架的高度H為試驗區(qū)域高度的3-4倍，所述試驗區(qū)域設(shè)置為 0. 5*0. 5*0. 5mm，所述有界波導(dǎo)傳輸線的寬度W設(shè)置為2. 3-2. 6m。
[0017] 進一步，所述吸收電阻&設(shè)置為固體電阻，并且所述吸收電阻R :等于有界波導(dǎo)傳 輸線的特性阻抗Z。
[0018] 進一步，所述脈沖高壓源包括高壓直流充電電源、Marx發(fā)生器，所述Marx發(fā)生器 包括外殼體、電容器(；、氣體間隙開關(guān)和放電電阻R2，所述脈沖高壓源的參數(shù)設(shè)定包括電容 值C、電感值L和脈沖電壓幅值，所述脈沖電壓幅值與脈沖電場幅值、支撐框架的高度H匹 配，所述放電電阻R2與吸收電阻Ri相等。
[0019] 進一步，所述電容器Cni的電容值C的設(shè)定方法為：
[0020] (1)忽略整個放電回路的電感參數(shù)，得到簡化的電容器Cni放電等效電路；
[0021] (2)等效電路滿足一階齊次微分方程
[0022] (3)氣體間隙開關(guān)動作前，電容器Cni的初始電壓為U。，求得步驟⑵中微分方程的
[0023] (4)放電電阻R2上的電壓為UR2，
[0024] (5)隊2的峰值為1]。，當(dāng)隊2=1]。/2時，丁= 1；，且1；= 0.6931?2(：。
[0025] 進一步，根據(jù)步驟一中確定的技術(shù)參數(shù)，對電容器Cni的電感值L進行參數(shù)設(shè)定，電 感值L與脈沖上升時間I；、放電電阻R2匹配，且T1= 2. 2L/R2。
[0026] 進一步，所述步驟四中，驗證實際電磁脈沖輻射場的技術(shù)參數(shù)偏差是否符合設(shè)計 標(biāo)準(zhǔn)的方法為：
[0027] (1)采用PSPICE電路仿真軟件，建立所述Marx發(fā)生器的全電路仿真模型；
[0028] (2)利用所述測量系統(tǒng)獲取負(fù)載電阻Rf處的電壓，繪制電壓波形圖，其中，所述負(fù) 載電阻Rf與特性阻抗Z相等；
[0029] (3)通過所述電壓波形圖，獲取脈沖寬度T'h、脈沖上升時間T' ^
[0030] (4)判斷T'h、T'r是否分別位于Th、Tr的±10%范圍內(nèi)的。
[0031] 本發(fā)明的有益效果是：
[0032]1、本發(fā)明針對特定實驗室的電磁輻射，建立了輻射長脈寬、短脈寬瞬態(tài)電磁場的 電磁抗擾度測試系統(tǒng)，可以充分地檢測被測設(shè)備的抗干擾能力，有助于對被測設(shè)備進行電 磁兼容設(shè)計，改善被測設(shè)備性能，提高被測設(shè)備的使用壽命和環(huán)境適應(yīng)性，節(jié)約成本。
[0033] 2、本發(fā)明中兩個脈沖高壓源，可以共用一套有界波導(dǎo)傳輸線，并且，有界波導(dǎo)傳輸 線設(shè)置為線柵錐狀，可以有效減少測試系統(tǒng)占用的空間，節(jié)約設(shè)備經(jīng)費。
[0034] 3、本發(fā)明中測試系統(tǒng)的實際技術(shù)參數(shù)控制在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的± 10%范圍內(nèi)，有助 于提高設(shè)計精準(zhǔn)度，提高系統(tǒng)參數(shù)的實際參考價值。
[0035] 4、本發(fā)明的吸收電阻設(shè)置為固體電阻，具有阻值穩(wěn)定的特點。
[0036] 5、本發(fā)明中脈沖高壓源輸出幅值可調(diào)的電壓，可以適應(yīng)脈沖電場幅度變化的要 求，能夠靈活配置各種實驗環(huán)境，實用性強。
【附圖說明】
[0037] 圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖2是本發(fā)明的Marx發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖3是本發(fā)明的電容器Cni放電等效電路；
[0040] 圖4是本發(fā)明的Marx發(fā)生器的全電路仿真模型；
[0041] 圖5是本發(fā)明的負(fù)載電阻Rf處的一種電壓波形圖；
[0042] 圖6是本發(fā)明的負(fù)載電阻Rf處的另一種電壓波形圖。
[0043] 附圖中：測量系統(tǒng)1、控制系統(tǒng)2、脈沖高壓源3、有界波導(dǎo)傳輸線4、支撐框架5、高 壓直流充電電源6、Marx發(fā)生器7、絞杠8、吸收電阻札9。
【具體實施方式】
[0044] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述， 顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的 實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都 屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0045] 實施例一：
[0046] 如圖1-2所示，所述測試系統(tǒng)包括依次連接的測量系統(tǒng)1、控制系統(tǒng)2、脈沖高壓源 3和有界波導(dǎo)傳輸線4,所述脈沖高壓源3設(shè)置為兩個。
[0047] 所述脈沖高壓源3輸出幅值可調(diào)的電壓，可以適應(yīng)電磁場幅度變化的要求，能夠 靈活配置各種實驗環(huán)境，實用性強，所述脈沖高壓源3包括高壓直流充電電源6、Marx發(fā)生 器7,所述Marx發(fā)生器7包括外殼體、電容器Cm、氣體間隙開關(guān)和放電電阻R2，所述放電電 阻R2與吸收電阻R1相等。
[0048] 所述控制系統(tǒng)1主要有電氣控制與氣路控制兩方面功能，所述電氣控制作用于高 壓直流充電電源6,實現(xiàn)實驗過程中的合閘、升降壓及其速率、分閘接地、相應(yīng)充電電壓設(shè)定 及電壓數(shù)字顯示、突發(fā)故障接地保護措施等；所述氣路控制主要用于實現(xiàn)氣體間隙開關(guān)的 隔離與導(dǎo)通。
[0049] 所述有界波導(dǎo)傳輸線4設(shè)置為線柵錐狀、分布式結(jié)構(gòu)，其包括子輻射線纜和支撐 框架5,所述子輻射線纜包括導(dǎo)線、吸收電阻R#和絞杠8,行業(yè)內(nèi)常用吸收電阻R#為液體 電阻，其電阻液極易結(jié)塊，導(dǎo)致其電阻值不穩(wěn)定，需要經(jīng)常更換，增加成本投入，本發(fā)明中將 吸收電阻R#設(shè)置為固體電阻，具有阻值穩(wěn)定的特點，所述絞杠8用于調(diào)整有界波導(dǎo)傳輸線 4的平整度，所述子輻射線纜的間距設(shè)置為100_300mm，所述脈沖高壓源3產(chǎn)生高壓脈沖信 號，激勵有界波導(dǎo)傳輸線4形成瞬變電磁脈沖場。
[0050] 在所述吸收電阻R1等于有界波導(dǎo)傳輸線4的特性阻抗Z條件下，電磁波將會被吸 收電阻R#無反射吸收，否則將會在阻抗突變點發(fā)生反射，導(dǎo)致電磁場的畸變。
[0051 ] 所述測試系統(tǒng)的建立方法為：
[0052] 步驟一：在實驗室條件下，設(shè)備的最大尺寸為0. 5m*0. 5m*0. 5m，因此，輻射場試驗 區(qū)域為0. 5m*0. 5m*0. 5m，根據(jù)設(shè)備受到的電磁脈沖輻射場的脈沖類型，在實驗室條件下， 所述設(shè)備主要受到短脈沖和長脈沖的干擾，所述長脈沖的脈寬1；為100-900ys，所述短脈 沖的脈寬1；為100-900ns，本發(fā)明針對實驗室的電磁輻射，建立了輻射長脈寬、短脈寬瞬態(tài) 電磁場的電磁抗擾度測試系統(tǒng)，可以充分地檢測被測設(shè)備的抗干擾能力，有助于對被測設(shè) 備進行電磁兼容設(shè)計，改善被測設(shè)備性能，提高被測設(shè)備的使用壽命和環(huán)境適應(yīng)性，節(jié)約成 本，確定瞬變電磁場的技術(shù)參數(shù)：脈沖電場幅值、脈沖寬度Th、脈沖上升時間I；。
[0053] 步驟二：根據(jù)所述技術(shù)參數(shù)，進行有界波導(dǎo)傳輸線4、脈沖高壓源3的參數(shù)設(shè)定，所 述脈沖高壓源3的參數(shù)設(shè)定包括電容器Cni的電容值C、電容器C"的電感值L和脈沖電壓幅 值；
[0054] 1、所述有界波導(dǎo)傳輸線4的參數(shù)包括特性阻抗Z，其設(shè)定方法為：所述支撐框架 5的高度為H，所述有界波導(dǎo)傳輸線4的寬度為W，則所述有界波導(dǎo)傳輸線4的特性阻抗
[0055] 其中，所述支撐框架5的高度H為試驗區(qū)域高度的3-4倍，所述有界波導(dǎo)傳輸線的 寬度W設(shè)置為2. 3-2. 6m;
[0056] 2、所述電容器Cni的電容值C的設(shè)定方法為：
[0057] (1)忽略整個放電回路的電感參數(shù)，得到簡化的電容器Cni放電等效電路；
[0058] (2)等效電路滿足一階齊次微分方程：
[0059] (3)氣體間隙開關(guān)動作前，電容器Cm的初始電壓為U。，求得微分方程的解：
[0060] (4)放電電阻R2上的電壓為UR2
[0061] (5)隊2的峰值為1]。，當(dāng)隊2=1]。/2時，丁 = 1；，且1；= 0.6931?2(：;
[0062] 3、所述電容器Cni的電感值L的設(shè)定方法為：
[0063] 根據(jù)脈沖上升時間I；與放電電阻R 2，得出T1= 2. 2L/R 2;
[0064] 4、所述脈沖電壓幅值與脈沖電場