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第1章 核武器的爆炸效应与电磁脉冲 1

1.1 引言 1

1.2 核武器 3

1.2.1 核武器与常规武器比较 3

1.2.2 裂变核武器与聚变核武器 4

1.2.3 新一代核武器与电磁脉冲弹 6

1.3 核电磁脉冲的产生机理 7

1.3.1 核爆炸γ辐射源 7

1.3.2 γ辐射与物质的相互作用 9

1.3.3 康普顿电流模型 10

1.3.4 地面核爆炸电磁脉冲 13

1.3.5 中等高度空中核爆炸电磁脉冲 14

1.3.6 高空核爆炸电磁脉冲 14

1.3.7 地下核爆炸电磁脉冲 17

1.3.8 内电磁脉冲(IEMP) 17

1.3.9 系统电磁脉冲(SGEMP) 18

1.4 核电磁脉冲的特点 18

1.4.1 地面核爆炸和近地核爆炸电磁脉冲的主要特点 19

1.4.2 高空核爆炸电磁脉冲的主要特点 21

1.4.3 核电磁脉冲的一般特点 23

参考文献 24

2.1 引言 25

第2章 核电磁脉冲环境 25

2.2 地面核爆炸电磁脉冲环境问题的物理基础 26

2.2.1 物理模型与场方程 26

2.2.2 初始条件与边界条件 31

2.2.3 康普顿电流 33

2.2.4 空气电导率 35

2.2.5 大地电导率 36

2.3 地面核爆炸电磁脉冲环境的数值分析 37

2.3.1 差分方程的建立 37

2.3.2 网格选取 39

2.3.3 场方程与电离方程的差分解 41

2.3.4 计算步骤 45

2.3.5 部分计算结果 46

2.4 高空核爆炸电磁脉冲环境研究 58

2.4.1 高空核爆炸电磁脉冲的理论分析 58

2.4.2 高空核爆炸电磁脉冲的数值计算 62

2.4.3 高空核爆炸电磁脉冲在地面上的覆盖范围及场分布 66

2.4.4 高空核爆炸电磁脉冲辐射环境的描述 68

参考文献 74

第3章 核电磁脉冲耦合 77

3.1 引言 77

3.2.1 单极子天线与偶极子天线 78

3.2 电磁脉冲对电小尺寸柱状导体与环状导体的耦合 78

3.2.2 磁偶极子天线 80

3.3 电磁脉冲对电缆等长导体的耦合 81

3.3.1 架空电缆 81

3.3.2 埋地长电缆 86

3.4 HEMP作用下近地有限长电缆外导体感应电流计算 87

3.4.1 采用FDTD法 87

3.4.2 采用传输线(TL)理论的近似算法 93

3.4.3 与有关试验结果的比较 98

3.5.1 架空电力线HEMP感应过电压计算 99

3.5 电力线HEMP感应过电压及其在供电系统中的传输 99

3.5.2 在HEMP作用下有载架空电力线能量耦合分析 102

3.5.3 埋地电力电缆HEMP耦合分析 105

3.5.4 架空电力线终端接变压器时的HEMP感应过电压及其在供电系统中的传输 108

3.6 电磁脉冲对孔缝的耦合 115

3.6.1 实壁金属屏蔽壳体上孔缝对HEMP的耦合及其对电磁脉冲屏蔽效能的影响 115

3.6.2 屏蔽机箱上贯通导线对HEMP的耦合分析 121

参考文献 127

第4章 电磁脉冲对微电子设备的效应 129

4.1 引言 129

4.2 电磁脉冲对微型计算机和微型计算机测控设备的干扰与损伤效应 130

4.3.1 微型计算机接口电路实验模型 134

4.3 电磁脉冲对微型计算机接口电路实验模型的干扰与损伤效应 134

4.3.2 电磁脉冲模拟实验 136

4.3.3 实验结果及其分析 136

4.4 脉冲磁场对微电子设备的干扰与损伤效应 140

4.5 电磁脉冲对微电子设备的干扰与损伤机理 142

参考文献 143

第5章 电磁脉冲模拟技术 145

5.1 引言 145

5.2 电磁脉冲模拟器概述 148

5.2.1 有界波电磁脉冲模拟器 148

5.2.2 偶极子模拟器 152

5.2.3 静态模拟器 157

5.2.4 混合型模拟器 158

5.2.5 定向辐射模拟器 162

5.2.6 源区电磁脉冲环境的模拟 164

5.2.7 内电磁脉冲和系统电磁脉冲模拟 167

5.3 脉冲源 167

5.3.1 电容放电式脉冲源 168

5.3.2 Marx发生器 172

5.3.3 Marx发生器输出波形陡化技术 176

5.3.4 双极性Marx发生器脉冲源 182

5.4 多用途电磁脉冲模拟器 183

5.4.1 模拟器组成及各部分特点 184

5.4.2 脉冲分压器测量系统 187

5.4.3 可移动EMP模拟器电场分布的数值模拟 189

参考文献 198

第6章 电磁脉冲的测量与信号处理 199

6.1 引言 199

6.2 脉冲电场的测量 200

6.2.1 D传感器 202

6.2.2 E传感器 206

6.3 脉冲磁场的测量 208

6.3.1 B传感器 210

6.3.2 H传感器 214

6.4 脉冲电流的测量 216

6.4.1 电流钳 217

6.4.2 测量电缆电流的插入单元 217

6.4.3 内Moebius互感(Inner Moebius Mutual Inductance，IMM)探头 218

6.4.4 嵌入式Moebius互感(Flush Moebius Mutual Inductance，FMM)探头 219

6.5 信号调理与传输、记录 220

6.5.1 信号调理 221

6.5.2 信号传输 226

6.5.3 信号采集 229

6.5.4 抗干扰措施 232

6.6.1 电磁脉冲时域标定系统 233

6.6 测量系统的标定 233

6.6.2 标定数据的处理 236

6.6.3 标定实例 238

6.6.4 系统线性的检查 241

6.7 测量结果的校正与复原 242

6.7.1 采用数字滤波器的信号恢复方法 242

6.7.2 系统离散传递函数模型的辨识 244

参考文献 249

第7章 电磁脉冲的工程防护 251

7.1 引言 251

7.2.1 SREMP场在地面以下岩土介质中的衰减 253

7.2 电磁脉冲在岩土介质中的衰减 253

7.2.2 HEMP辐射场在岩土介质中的衰减 254

7.2.3 HEMP对无限大有耗介质板的穿透 260

7.2.4 岩土介质的色散效应对电磁脉冲传播的影响 266

7.3 电磁脉冲屏蔽技术 275

7.3.1 屏蔽的基本概念 275

7.3.2 对连续波的屏蔽效能分析及提高屏蔽性能的常用措施 278

7.3.3 对电磁脉冲的屏蔽 288

7.3.4 钢筋混凝土层对电磁脉冲的屏蔽效能 299

7.3.5 不同屏蔽材料对平面波型电磁脉冲的屏蔽效能 313

7.4.1 概述 318

7.4 电磁脉冲防护中的接地技术 318

7.4.2 电磁脉冲感应电流在接地体中的散流特性 319

7.4.3 冲击接地电阻 冲击阻抗 冲击系数 320

7.4.4 冲击阻抗的时间特性 321

7.4.5 单根接地体的冲击接地电阻的估算 322

7.4.6 多根并联接地体冲击电阻的估算 325

7.4.7 辐射式水平接地体 325

7.4.8 接地方面的其他问题 327

7.5 典型市电供电系统对核电磁脉冲的防护措施 328

7.5.1 HEMP过电压的特点与危害 329

7.5.3 避雷器及其对HEMP过电压的响应特性 330

7.5.2 10kV架空线HEMP过电压与10kV埋地电缆HEMP感应电压比较 330

7.5.4 串联电抗线圈和并联电容器对HEMP过电压的防护作用 336

7.5.5 10/0.4kV配电变压器HEMP过电压防护 338

7.5.6 供电系统二次设备的核电磁脉冲防护 340

7.6 电磁脉冲工程防护中的其他问题 341

7.6.1 地下工程口部的电磁脉冲防护 341

7.6.2 与金属管道有关的电磁脉冲防护措施 344

参考文献 345

第8章 γ与电磁脉冲同时作用的环境模拟 347

8.1 引言 347

8.2.1 金属圆柱腔体IEMP数值分析 349

8.2 γ与电磁脉冲同时作用的环境模拟 349

8.2.2 γ与EMP同时存在的综合核环境生成 356

8.2.3 IEMP及细长导体表面电流的三维数值计算 363

8.2.4 EMP平面波单独作用下细长导体表面电流的计算 373

8.3 电缆受γ和EMP同时作用及分别作用的实验 375

8.3.1 实验目的和实验内容 375

8.3.2 实验结果及其分析 375

参考文献 376

第9章 高功率电磁环境 377

9.1 引言 377

9.2.1 雷电的形成机理及其特性 378

9.2 雷电与雷电电磁脉冲 378

9.2.2 雷电电磁脉冲 393

9.2.3 有关雷电效应的电磁环境标准 401

9.2.4 球状闪电之谜 405

9.3 现代电磁武器的发展与高功率超宽带电磁环境 410

9.3.1 HPM，UWB和HEMP 410

9.3.2 FREMP(Fast Risetime Electromagnetic Pulse) 413

9.3.3 超宽带短脉冲电磁学(Ultra-Wideband Short-Pulse Electromagnetics) 415

9.3.4 对防护工程的影响 417

9.3.5 用于产生高功率电磁脉冲的磁通压缩发生器(MFCG) 418

参考文献 423