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强电磁脉冲防护

/high electromagnetic pulse protection/
最后更新 2023-02-15
浏览 135
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为了保护电子设备设施,防止被核电磁脉冲(nuclear electromagnetic pulse; NEMP)和雷电电磁脉冲(lighting electromagnetic pulse; LEMP)等高能量电磁脉冲对其进行干扰甚至摧毁。

英文名称
high electromagnetic pulse protection
所属学科
航空宇航科学与技术

1945年历史上第一次核试验以来,伴随着核武器的快速发展,电磁脉冲武器也逐渐占据越来越重要的地位。高空核爆产生的NEMP能够有效地摧毁打击目标范围内所有的电子设备设施,因此对NEMP进行防护,使电子设备设施能够正常工作免受损伤,提出了研究需求。NEMP的防护主要在军用领域进行研究。NEMP波形示例如图1所示。

图1 NEMP波形示例图1 NEMP波形示例

另外,雷电是自然界强大的脉冲放电过程,雷云向大地或雷云之间剧烈放电的现象称为闪击,而一次闪电又包括一次或多次闪击。闪电所产生的电磁辐射称为LEMP。

LEMP的防护,在古代已有不完整的记录,1760年美国人富兰克林就在费城安装了避雷针,100多年前,麦克斯韦就倡议了法拉第笼防雷措施。但是对于LEMP的研究,在20世纪中期以前还仅限于观察,在20世纪40年代,关于雷电的数学模型才被建立。之后,现代防雷技术经过几十年的发展逐渐成熟。LEMP的防护在民用和军用领域均有研究。LEMP波形示例如图2所示。

图2 LEMP波形示例图2 LEMP波形示例

强电磁脉冲防护主要是对NEMP和LEMP进行防护。强电磁脉冲防护分类如图3所示。

图3 强电磁脉冲防护分类图图3 强电磁脉冲防护分类图

NEMP防护一般采用以下措施:屏蔽、滤波、采用电涌保护器件和时间回避法等。

屏蔽是从空域上防护NEMP的手段,采用屏蔽体对NEMP进行屏蔽。滤波是从频域上防护NEMP的一种常用手段,采用滤波器将不需要的频率成分能量加以抑制。电涌保护器件从能域上防护NEMP,能把电压限制到安全电平。时间回避法是从时域上防护NEMP的方法。

LEMP一般采用拦截、屏蔽、均压、分流、接地等防护方法。

拦截是指直击雷防护,采用避雷装置等措施。屏蔽是采用屏蔽盒等屏蔽体,防止或降低外界电磁辐射能量向被保护的空间传播。均压是指等电势连接,在不同的防雷保护区界面处采取措施形成电势均衡。分流是对雷电能量采取多级防护措施进行分级泄放。接地是把雷电流通过低电阻的接地体向大地泄放,从而起到保护作用。

广义上强电磁脉冲包含更多的电磁脉冲形式,主要可分为两类:自然电磁脉冲,主要包括LEMP、太阳“磁暴”(风暴);人工制造的电磁脉冲武器,主要包括高功率微波武器、NEMP、电磁导弹、电磁炸弹,另外还包括内电磁脉冲及系统电磁脉冲。

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