雷电电磁辐射、耦合及抑制方法的实验仿真研究
发布时间：2020-12-19 19:06
针对雷电电磁波辐射、耦合机理及抑制方法开展系统的研究,一方面对雷电探测,雷电预警、预报等科研开展具有重要的应用和参考价值,另一方面为有效地抑制雷电电磁脉冲、气象系统防雷业务工作的顺利进行提供保障。基于此,本文就雷电通道电磁波的辐射及内部温度特性、雷电电磁波的耦合进行了深入的研究,并提出了雷电电磁脉冲的抑制方法。论文的主要研究内容和结论如下所示:（1）通过建立雷电通道天线模型和线缆接收雷电电磁脉冲的试验模型,采用雷电冲击平台产生的波形为8/20μs冲击电流用以模拟雷电流,利用天线、双绞线及同轴线耦合模拟雷电通道辐射出的雷电电磁波,分析耦合雷电电磁脉冲电压及频谱特征,发现天线耦合雷电电磁脉冲信号感应过电压的峰值、能量与辐射源的冲击电压的大小、接收端距辐射源距离的远近、天线的中心频率等因素有关,天线在耦合雷电电磁波信号的过程中会发生缺少频率成分等规律;总结出双绞线及同轴线耦合雷电电磁脉冲电压及频谱特征;在雷电防护级间能量配合过程中电压幅值及能量吸收的变化规律等。（2）将原子光谱理论与局部热力学平衡（LTE）模型应用于闪电光谱的研究,采用雷电冲击平台模拟闪电通道,对模拟闪电通道中红外波段光谱（...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２．１静电脉冲的形成原理??Ｆｉｕｒｅ?２．１?Ｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｉｎｃｉｌｅ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｕｌｓｅ??
击通道中闪电产生的瞬变电磁场，还是闪电发生在建筑物的防雷装置上所产生的瞬变电??磁场，都会在一定范围产生电磁作用，对三维空间内的各种电子设备产生干扰和破坏作??用。图２．３是雷电放电各个阶段辐射电场强度波形，可见从雷雨云起电、预放电、阶跃??先导到回击、后续回击等所有过程都伴随着电磁辐射。??．２３?ＸＤＺ－??？３０?－?＇?Ｖ、?Ｉ??４，３?？?Ｒ３?Ｊ?????：??ｉ?，?ｉ??＾－ｉ〇－?ｙｎ?”?ｙ?？?．?Ｊ??１－２０－?ｊ?Ｒ３?＾??－３０１?？－一?二一?＾??—＂?－?■Ｊ??２０?ｊ＂?＇?：?＾?＾??Ｇ?—＾？—一’一一、？、?气＂々、产，Ｗ??＊２０?＇?ＵＡ／?＾?ｖ?＇?１??ｄ?：??－８０１?＇?????＝?１????０?３０５４５?０?３０５５?０．３Ｃ５５５?０．３０５６?０．３０５６５?ａ３０５？?０．３０５７５??对间（Ｓ）??图２．３雷电辐射电场强度波形??Ｆｉｇｕｒｅ?２．３?Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ?ｒａｄｉａｔｉｏｎ?ｆｉｅｌｄ?ｓｔｒｅｎｇｔｈ?ｗａｖｅｆｏｒｍ??目前观测到的最大雷电感应电压为４００々Ｆ，感应电流峰值为１１０以；其中，产生感??应电压的落雷中，首次回击占３０％，二次回击占３３％，三次以后的回击占３７％。对通信??线路的实际观测证明，雷电电磁感应浪涌的波头时间平均值为２５／／社２．５／？，半峰值时间??平均值为５５／／５±１５ｗ。而且，大地电导率越低，感应雷电浪涌越大。??总的来说
Ａ?５??￣ＹＶＫ＾＜ｘ＾￣ｎ￣ｒ??＼、々一一??Ｖ?＇？?—?／??、、？－???图２．２地电流瞬变??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?Ｇｒｏｕｎｄ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｔｒａｎｓｉｅｎｔｓ??磁场辐射??通道一旦建立，云层电荷迅速与大地或云层异号感应电电荷电量、电位和通道阻抗影响，其上升速率最大可达５效天线，产生强烈的瞬态电磁辐射。无论是闪电在空间生的瞬变电磁场，还是闪电发生在建筑物的防雷装置上定范围产生电磁作用，对三维空间内的各种电子设备产电放电各个阶段辐射电场强度波形，可见从雷雨云起电续回击等所有过程都伴随着电磁辐射。??．２３?ＸＤＺ－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于RS-485接口的电涌保护器设计与应用研究[J]. 王林,赵怀林,陈科企,王志翔. 电瓷避雷器. 2016(01)
[2]测量带宽对电信和信号网络的SPD冲击限制电压测量的影响分析[J]. 杨方明,卢文浩,杨永明. 电瓷避雷器. 2015(05)
[3]用于视频监控系统保护的电涌保护器[J]. 王志翔,黄义萍,陈科企,王林,黎良思. 电瓷避雷器. 2015(05)
[4]雷电电磁脉冲场对多芯线的耦合效应研究[J]. 王浩,陈亚洲,万浩江,王晓嘉. 河北科技大学学报. 2015(02)
[5]宽频带宽波束磁电偶极子天线设计[J]. 张呈辉,曹祥玉,高军,李思佳. 电子与信息学报. 2015(03)
[6]基于罗氏线圈的雷电流监测系统的设计与实现[J]. 赵燕君,钱江,武永国,魏健,屈路,鲁海亮. 仪表技术与传感器. 2015(01)
[7]BNC型信号电涌保护器中瞬态抑制二极管功率分析[J]. 叶挺,杨仲江,朱赛男,王成芳. 电瓷避雷器. 2014(05)
[8]输电线路雷电屏蔽模拟试验影响因素[J]. 王羽,陈昊,蓝磊,文习山,安韵竹,鲁海亮. 高电压技术. 2014(03)
[9]闪电放电通道的等离子体特性（英文）[J]. 张华明,袁萍,张义军,万建杰,欧阳玉花,王东方. 高电压技术. 2013(10)
[10]压敏电压相近的限压型SPD能量配合分析[J]. 周晓娟,范凯彬,杨海良,张鸿波. 建筑电气. 2013(09)
硕士论文
[1]SPD级间能量配合的研究分析[D]. 柴健.南京信息工程大学 2012
[2]光纤直接雷电测量技术研究[D]. 王婧.华中科技大学 2008
本文编号：2926423
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：166 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２．１静电脉冲的形成原理??Ｆｉｕｒｅ?２．１?Ｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｉｎｃｉｌｅ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｕｌｓｅ??
击通道中闪电产生的瞬变电磁场，还是闪电发生在建筑物的防雷装置上所产生的瞬变电??磁场，都会在一定范围产生电磁作用，对三维空间内的各种电子设备产生干扰和破坏作??用。图２．３是雷电放电各个阶段辐射电场强度波形，可见从雷雨云起电、预放电、阶跃??先导到回击、后续回击等所有过程都伴随着电磁辐射。??．２３?ＸＤＺ－??？３０?－?＇?Ｖ、?Ｉ??４，３?？?Ｒ３?Ｊ?????：??ｉ?，?ｉ??＾－ｉ〇－?ｙｎ?”?ｙ?？?．?Ｊ??１－２０－?ｊ?Ｒ３?＾??－３０１?？－一?二一?＾??—＂?－?■Ｊ??２０?ｊ＂?＇?：?＾?＾??Ｇ?—＾？—一’一一、？、?气＂々、产，Ｗ??＊２０?＇?ＵＡ／?＾?ｖ?＇?１??ｄ?：??－８０１?＇?????＝?１????０?３０５４５?０?３０５５?０．３Ｃ５５５?０．３０５６?０．３０５６５?ａ３０５？?０．３０５７５??对间（Ｓ）??图２．３雷电辐射电场强度波形??Ｆｉｇｕｒｅ?２．３?Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ?ｒａｄｉａｔｉｏｎ?ｆｉｅｌｄ?ｓｔｒｅｎｇｔｈ?ｗａｖｅｆｏｒｍ??目前观测到的最大雷电感应电压为４００々Ｆ，感应电流峰值为１１０以；其中，产生感??应电压的落雷中，首次回击占３０％，二次回击占３３％，三次以后的回击占３７％。对通信??线路的实际观测证明，雷电电磁感应浪涌的波头时间平均值为２５／／社２．５／？，半峰值时间??平均值为５５／／５±１５ｗ。而且，大地电导率越低，感应雷电浪涌越大。??总的来说
Ａ?５??￣ＹＶＫ＾＜ｘ＾￣ｎ￣ｒ??＼、々一一??Ｖ?＇？?—?／??、、？－???图２．２地电流瞬变??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?Ｇｒｏｕｎｄ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｔｒａｎｓｉｅｎｔｓ??磁场辐射??通道一旦建立，云层电荷迅速与大地或云层异号感应电电荷电量、电位和通道阻抗影响，其上升速率最大可达５效天线，产生强烈的瞬态电磁辐射。无论是闪电在空间生的瞬变电磁场，还是闪电发生在建筑物的防雷装置上定范围产生电磁作用，对三维空间内的各种电子设备产电放电各个阶段辐射电场强度波形，可见从雷雨云起电续回击等所有过程都伴随着电磁辐射。??．２３?ＸＤＺ－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于RS-485接口的电涌保护器设计与应用研究[J]. 王林,赵怀林,陈科企,王志翔. 电瓷避雷器. 2016(01)
[2]测量带宽对电信和信号网络的SPD冲击限制电压测量的影响分析[J]. 杨方明,卢文浩,杨永明. 电瓷避雷器. 2015(05)
[3]用于视频监控系统保护的电涌保护器[J]. 王志翔,黄义萍,陈科企,王林,黎良思. 电瓷避雷器. 2015(05)
[4]雷电电磁脉冲场对多芯线的耦合效应研究[J]. 王浩,陈亚洲,万浩江,王晓嘉. 河北科技大学学报. 2015(02)
[5]宽频带宽波束磁电偶极子天线设计[J]. 张呈辉,曹祥玉,高军,李思佳. 电子与信息学报. 2015(03)
[6]基于罗氏线圈的雷电流监测系统的设计与实现[J]. 赵燕君,钱江,武永国,魏健,屈路,鲁海亮. 仪表技术与传感器. 2015(01)
[7]BNC型信号电涌保护器中瞬态抑制二极管功率分析[J]. 叶挺,杨仲江,朱赛男,王成芳. 电瓷避雷器. 2014(05)
[8]输电线路雷电屏蔽模拟试验影响因素[J]. 王羽,陈昊,蓝磊,文习山,安韵竹,鲁海亮. 高电压技术. 2014(03)
[9]闪电放电通道的等离子体特性（英文）[J]. 张华明,袁萍,张义军,万建杰,欧阳玉花,王东方. 高电压技术. 2013(10)
[10]压敏电压相近的限压型SPD能量配合分析[J]. 周晓娟,范凯彬,杨海良,张鸿波. 建筑电气. 2013(09)
硕士论文
[1]SPD级间能量配合的研究分析[D]. 柴健.南京信息工程大学 2012
[2]光纤直接雷电测量技术研究[D]. 王婧.华中科技大学 2008
本文编号：2926423
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