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强化网格脉冲电场屏蔽效能的测量
摘要：展现了脉冲电场的一种测量方法，通过用于屏蔽脉冲电场效能的便携式测量系统。为了研究加筋网格交叉点的连接方法和加筋网格尺寸的影响，在此测量中评估了三种连接方式和两种加筋网格尺寸的类型。然后得到实验结果。另外还有一些有价值的可以应用于工程结论。
- 引言
随着技术的发展，信息产品已经应用到现代生活的每一个角落。一些研究表明，雷电对建筑内的电子设备，电器和家电造成损害，这种现象越来越严重。另外，电气系统和电子系统开关的打开或关闭和电压下降都可能导致瞬态电磁场，这可能会损害信息产品和电器，并打断人们的正常生活。如何有效地保护这些产品免受损害已成为非常重要的。因此，对建筑物的EMP屏蔽效能的要求得到提高。建筑的加固结构具有一定的屏蔽能力[1]。此外，加筋网格交叉点的连接方法和加筋网格的大小可以影响建筑物的屏蔽能力。基于上述条件，本文重点考察了加筋网格的防护能力。在这个实验中，该模式是一种加筋网格立方体，其尺寸为1mtimes;1mtimes;1m，通过脉冲电场屏蔽效能的便携式测量系统。加筋网格立方体交叉点有三种连接方法：绝缘连接；每4点焊接1点，其他的点绝缘连接；全焊接。格子大小为20cmtimes;20cm，5cmtimes;5cm。实验结果表明，加筋网格的构造可以影响屏蔽能力。在项目实践中，工程设计一方面应满足力学特性，另一方面要充分节约材料，简化施工，以达到建筑物的屏蔽效能。
- 脉冲电场屏蔽效能的便携式测量系统
2.1脉冲电场的SE测量原理
根据GB 12190-90，这些实验通过连续波的SE测量方法[2]进行，原理图如下图1所示：
如图1所示，高压脉冲源是信号发生器，可以产生30kV的最高电压。辐射天线是V型电场辐射器;将电流探头固定在电场辐射器前方60cm处作为接收天线。光缆传输系统由光发射机，光缆，光接收机，数字示波器和计算机组成。工作时，首先，源产生信号并将其馈送到V电场辐射器。其次，这些信号由电流探头接收并通过光发射器去转变光信号，然后通过光缆传输到光接收器变换成电信号，最终传输到数字示波器和计算机。最后，计算机将处理测试的波和数字[3]。这些信号通过光发射器转变为光信号，并通过光缆传输系统传输到光接收器，然后光信号转换为电信号并传输至数字示波器和计算机，计算机处理测试的波和数值[3]。
图1 EMP屏蔽效能方法的原理图
屏蔽笼的脉冲电场的SE被定义为一个未屏蔽的点的电场强度的峰值EP2和该店屏蔽时的峰值EP1的比值[4]，公式如下：
因此，为了计算加筋网格立方体笼的SE，实验必须分为两部分。首先将电流探头置于空旷处，远离V型电场辐射体前端60cm，然后接收信号，该信号的峰值定义为EP2。第二步，将电流探头和光发射器放在屏蔽笼中，并保持他们的轴心远离笼前方30cm。如图1所示，高压脉冲源和V电场发射器放入空旷处，V型电场发射器与加筋笼之间的最近距离为30cm。启动测量系统，可以获得EP1。根据公式（1）可以计算屏蔽笼的SE值。
2.2 EMP电场源的工作原理
EMP电场源由高压脉冲源和电场发射器组成。高压脉冲源由高压直流电源和脉冲形成装置构成。而且，脉冲形成装置由非导电容器，制动开关和控制台等构成。顺便说一下，高压直流电源用于对脉冲容器充电，其中充电和放电由两个开关控制。当EMP电场源工作时，高压直流电源首先对脉冲容器充电。关闭充电开关，打开放电开关，然后非导电容器将放电到电路中，阻尼形式产生振动，与此同时我们可以得到双指数波。此时，电场发射器的输入电压UR可大致表示如下：
如公式（2）所示，U0是高压直流电源的输出电压。此时，电场发射器受双指数脉冲电压的激励，可产生可以馈送到天线正面附近的电场。当U0=25kV,EP1为5.02kV/m,脉冲电场的上升时间为2.34ns，下降时间为1.25mu;s。
图2 在自由空间中测试的脉冲电场波
2.3被测系统的接收设备
作为测量系统的接收天线，电流探头是该系统的重要组成部分，放在电场发射器附近。它是一个单极天线。为了满足光纤传输系统的幅度（700mV），可以根据信号的大小来调整该天线的长度。这些信号通过光发射器转换为光信号，并通过光纤传输系统传输到光接收机，然后将光信号转换为电信号并传输到数字示波器和计算机，计算机将处理测试的波和数字[3]。
为提高测量系统的抗干扰能力，本实验采取有效措施提高其屏蔽能力。一方面，光接收机放在电场中，但被金属盘密封;因此，它被有效地屏蔽。另一方面，光接收装置，数字示波器和计算机放在屏蔽房中，具有良好的屏蔽能力。因此，可以提高整个测量系统的抗干扰能力。
- 测试结果
3.1实验模式
加筋屏蔽元件的尺寸为1mtimes;1mtimes;1m，它由许多钢筋制成。这些钢筋的直径为6mm。加筋笼是一个焊接的立方体，其他钢筋固定在框架上。有三种固定方法：一是绝缘连接，没有电气连接；另一种是一部分绝缘连接一部分焊接，这意味着有部分带电；最后一种是全焊接，着意味着整个电气连接。仪器场景如图3所示，加筋笼的类型是绝缘连接，其格子大小为20cmtimes;20cm。
图3 实验场景
3.2测试结果
表1各种施工钢筋笼的使用情况
|
型号序号 |
钢筋网的规格 |
电场SE（d B） |
杆直径（mm） |
|
|
网格尺寸（cm） |
连接方式 |
|||
|
1 |
20times;20 |
绝缘粘接 |
38 |
6 |
|
2 |
5times;5 |
绝缘粘接 |
51 |
|
|
3 |
5times;5 |
每4段焊接为1点，其他点仍然绝缘粘接 |
72 |
|
|
4 |
5times;5 |
完全焊接 |
73.7 |
|
图4加强电场测试的网格笼，序列号为1
图5加强电场的网格笼，序号为3
3.2测试结果
保持脉冲电压的放电电压源于25k V，这意味着高峰电场前的电场强度散热器60mm距离为5.023k V / m。加筋笼中试验的波形如图4所示。 为了确切地确定，每个样品被测试10次，最后的结果是10组数字的平均值。 测试结果如表1所示。
六， 试验结论
分析表1中的仪器结果，可以得出如下结论：
- 在建筑结构中使用的强化网格对EMP具有一定的屏蔽能力。 屏蔽能力决定了钢筋网的施工;
- 绝缘焊接与加固笼的焊接有很大差异。焊接加强网格交叉点的SE比绝缘粘接高20 d B。然而，焊接部分焊接和焊接焊接的使用几乎没有差别;
- 增强网格立方体网格的大小是影响屏蔽电极SE的重要条件。屏蔽网格的间隔越小，SE越优越。
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