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一種運(yùn)用時(shí)域和頻域能量等效原理的穩(wěn)態(tài)測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種運(yùn)用時(shí)域和頻域能量等效原理的穩(wěn)態(tài)測試方法，準(zhǔn)備一臺(tái)直流信號(hào)源和一臺(tái)正弦信號(hào)源；記錄被測試對象在不同頻率信號(hào)源激勵(lì)下的時(shí)域響應(yīng)曲線；將被測試對象放在實(shí)際強(qiáng)電磁信號(hào)源激勵(lì)下，記錄相應(yīng)的時(shí)域響應(yīng)曲線；比較一組真實(shí)強(qiáng)電磁脈沖瞬態(tài)信號(hào)作用下的時(shí)域響應(yīng)曲線和若干余弦穩(wěn)態(tài)信號(hào)作用下的時(shí)域響應(yīng)曲線；對方案的可行性進(jìn)行檢驗(yàn)；一組瞬態(tài)信號(hào)和穩(wěn)態(tài)信號(hào)作用下的時(shí)域響應(yīng)曲線基本一致時(shí)，后續(xù)的測試將只進(jìn)行穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的測試而不需要進(jìn)行瞬態(tài)響應(yīng)測試。本發(fā)明不需要購買價(jià)錢昂貴的瞬態(tài)信號(hào)發(fā)生器和尋找特定場地進(jìn)行高成本的瞬態(tài)信號(hào)測試試驗(yàn)，僅需進(jìn)行常規(guī)的穩(wěn)態(tài)信號(hào)測試即可，降低了試驗(yàn)難度和試驗(yàn)成本。
【專利說明】一種運(yùn)用時(shí)域和頻域能量等效原理的穩(wěn)態(tài)測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電磁環(huán)境效應(yīng)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種運(yùn)用時(shí)域和頻域能量等效原理的穩(wěn)態(tài)測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]研究證明，具有快上升沿的電磁脈沖對武器裝備的損傷效應(yīng)更為明顯，如高功率微波(HPM)、超寬帶(UWB)、高空核爆電磁脈沖(HEMP)、靜電放電(ESD)等。這些強(qiáng)電磁脈沖不僅可以通過天線等前門耦合也可以通過孔縫等后門耦合進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)而對其內(nèi)部器件造成損傷，其作用機(jī)理可概括為熱效應(yīng)、電磁輻射效應(yīng)、靜電場效應(yīng)和磁效應(yīng)四個(gè)方面。目前對電磁環(huán)境效應(yīng)的研究就主要針對此類強(qiáng)電磁源。
[0003]由于強(qiáng)電磁脈沖的時(shí)域特征一般表現(xiàn)為隨時(shí)間非正弦變化的瞬時(shí)脈沖函數(shù)，而目前成熟的防護(hù)技術(shù)都局限于頻域的穩(wěn)態(tài)性能分析。
[0004]雖然頻域特性(反映不同時(shí)諧頻點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng))可以反映一定的時(shí)域特性(通過傅里葉反變換)，但由于瞬時(shí)脈沖函數(shù)轉(zhuǎn)化到頻域內(nèi)研究時(shí)，不同頻點(diǎn)干擾在這些頻點(diǎn)的駐留時(shí)間遠(yuǎn)小于穩(wěn)態(tài)干擾的時(shí)間，其所對應(yīng)能量起到的作用就與穩(wěn)態(tài)干擾有著非常大的差另IJ。因而對于所測試的設(shè)備僅憑信號(hào)的頻域特征進(jìn)行分析無法完全確定其對電磁干擾的真實(shí)防護(hù)性能。
[0005]為此運(yùn)用時(shí)域、頻域能量的等效原理，確定兩者之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，可為節(jié)約研究成本起到非常大作用。
[0006]以早期HEMP為例，該信號(hào)是一個(gè)瞬時(shí)短脈沖信號(hào)，其特點(diǎn)是在極短時(shí)間(20ns)內(nèi)積聚巨大能量(場強(qiáng)高達(dá)50kV/m，能量0.114J/m2)。實(shí)際測試時(shí)很難復(fù)現(xiàn)該瞬時(shí)短脈沖信號(hào)，可以考慮用若干個(gè)正弦信號(hào)代替該脈沖信號(hào)對被測試元件或設(shè)備的作用，替換的前提條件是兩者時(shí)域波形相近，攜帶的能量近似相同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種簡化測試條件、降低測試成本的運(yùn)用時(shí)域和頻域能量等效原理的穩(wěn)態(tài)測試方法。
[0008]其具體技術(shù)方案為:
[0009]一種運(yùn)用時(shí)域和頻域能量等效原理的穩(wěn)態(tài)測試方法，包括以下步驟:
[0010]I)準(zhǔn)備一臺(tái)直流信號(hào)源和一臺(tái)正弦信號(hào)源，按照工作頻率分頻點(diǎn)對被測試對象進(jìn)行加載；
[0011]2)記錄被測試對象在不同頻率信號(hào)源激勵(lì)下的時(shí)域響應(yīng)曲線，如所關(guān)心部位的場強(qiáng)幅值、功率密度等；
[0012]3)對于線性系統(tǒng)，利用線性疊加原理可以得到被測試對象在原強(qiáng)電磁脈沖信號(hào)作用下的時(shí)域響應(yīng)曲線；
[0013]4)將被測試對象放在實(shí)際強(qiáng)電磁信號(hào)源激勵(lì)下，記錄相應(yīng)的時(shí)域響應(yīng)曲線；[0014]5)比較一組真實(shí)強(qiáng)電磁脈沖瞬態(tài)信號(hào)作用下的時(shí)域響應(yīng)曲線和若干余弦穩(wěn)態(tài)信號(hào)作用下的時(shí)域響應(yīng)曲線，可以對方案的可行性進(jìn)行檢驗(yàn)；
[0015]6) 一組瞬態(tài)信號(hào)和穩(wěn)態(tài)信號(hào)作用下的時(shí)域響應(yīng)曲線基本一致時(shí)，后續(xù)的測試將只進(jìn)行穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的測試而不需要進(jìn)行瞬態(tài)響應(yīng)測試。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:不需要購買價(jià)錢昂貴的瞬態(tài)信號(hào)發(fā)生器和尋找特定場地進(jìn)行高成本的瞬態(tài)信號(hào)測試試驗(yàn)，僅需進(jìn)行常規(guī)的穩(wěn)態(tài)信號(hào)測試即可，降低了試驗(yàn)難度和試驗(yàn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是早期HEMP標(biāo)準(zhǔn)波形；
[0018]圖2是不同階傅里葉級(jí)數(shù)合成HEMP曲線；
[0019]圖3是η = 40時(shí)經(jīng)傅里葉級(jí)數(shù)合成HEMP曲線；
[0020]圖4是歸一化UWB正脈沖波形；
[0021 ]圖5是η = 20經(jīng)傅里葉級(jí)數(shù)合成的UWB波形；
[0022]圖6是η = 40經(jīng)傅里葉級(jí)數(shù)合成UWB波形；
[0023]圖7是實(shí)測雙極性UWB波形；
[0024]圖8是雙極性UWB模擬波形；
[0025]圖9是η = 20時(shí)經(jīng)傅里葉級(jí)數(shù)合成的UWB曲線；
[0026]圖10是η = 30時(shí)經(jīng)傅里葉級(jí)數(shù)復(fù)合而成的UWB曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
[0028]根據(jù)傅里葉分析法，一個(gè)信號(hào)可以表示為不同頻率正弦分量的加權(quán)和，即將信號(hào)進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)展開?？梢詫㈦姶琶}沖源的信號(hào)分解為不同頻率正弦波的疊加，分別對每一個(gè)頻率正弦波進(jìn)行時(shí)域仿真研究，計(jì)算每一個(gè)頻率的正弦波對測試對象輻射時(shí)的特性，再綜合分析若干個(gè)正弦信號(hào)共同作用時(shí)被測試對象的時(shí)域響應(yīng)特性。




[0029]設(shè)某時(shí)域信號(hào)為f(t)，周期為T，角頻率為
【權(quán)利要求】
1.一種運(yùn)用時(shí)域和頻域能量等效原理的穩(wěn)態(tài)測試方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)準(zhǔn)備一臺(tái)直流信號(hào)源和一臺(tái)正弦信號(hào)源，按照工作頻率分頻點(diǎn)對被測試對象進(jìn)行加載； 2)記錄被測試對象在不同頻率信號(hào)源激勵(lì)下的時(shí)域響應(yīng)曲線，如所關(guān)心部位的場強(qiáng)幅值、功率密度； 3)對于線性系統(tǒng)，利用線性疊加原理；得到被測試對象在原強(qiáng)電磁脈沖信號(hào)作用下的時(shí)域響應(yīng)曲線； 4)將被測試對象放在實(shí)際強(qiáng)電磁信號(hào)源激勵(lì)下，記錄相應(yīng)的時(shí)域響應(yīng)曲線； 5)比較一組真實(shí)強(qiáng)電磁脈沖瞬態(tài)信號(hào)作用下的時(shí)域響應(yīng)曲線和若干余弦穩(wěn)態(tài)信號(hào)作用下的時(shí)域響應(yīng)曲線，；對方案的可行性進(jìn)行檢驗(yàn)； 6)一組瞬態(tài)信號(hào)和穩(wěn)態(tài)信號(hào)作用下的時(shí)域響應(yīng)曲線基本一致時(shí)，后續(xù)的測試將只進(jìn)行穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的測試而不需要進(jìn)行瞬態(tài)響應(yīng)測試。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK103969530SQ201410202093
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】張建國, 邱揚(yáng), 許社教, 田錦, 李歡麗, 張鑫, 張聰, 喬琪 申請人:西安電子科技大學(xué)