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    重庆时时彩计划网页版: 一种运用时域和频域能量等效原理的稳态测试方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201410202093.6

    申请日:

    2014.05.09

    公开号:

    CN103969530A

    公开日:

    2014.08.06

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):G01R 31/00申请日:20140509授权公告日:20160914终止日期:20170509|||授权|||著录事项变更IPC(主分类):G01R 31/00变更事项:发明人变更前:张建国 张骏祥 邱扬 李辉 许社教 岳田 田锦 李欢丽 张鑫 张聪 乔琪变更后:张建国 张俊祥 邱扬 李辉 许社教 岳田 田锦 李欢丽 张鑫 张聪 乔琪|||著录事项变更IPC(主分类):G01R 31/00变更事项:发明人变更前:张建国 邱扬 许社教 田锦 李欢丽 张鑫 张聪 乔琪变更后:张建国 张骏祥 邱扬 李辉 许社教 岳田 田锦 李欢丽 张鑫 张聪 乔琪|||专利申请权的转移IPC(主分类):G01R 31/00变更事项:申请人变更前权利人:西安电子科技大学变更后权利人:西安电子科技大学变更事项:地址变更前权利人:710071 陕西省西安市太白南路2号西安电子科技大学机电工程学院186信箱变更后权利人:710071 陕西省西安市太白南路2号变更事项:申请人变更后权利人:中国电子科技集团公司第五十四研究所登记生效日:20150630|||实质审查的生效IPC(主分类):G01R 31/00申请日:20140509|||公开
    IPC分类号: G01R31/00 主分类号: G01R31/00
    申请人: 西安电子科技大学
    发明人: 张建国; 邱扬; 许社教; 田锦; 李欢丽; 张鑫; 张聪; 乔琪
    地址: 710071 陕西省西安市太白南路2号西安电子科技大学机电工程学院186信箱
    优先权:
    专利代理机构: 代理人:
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410202093.6

    授权公告号:

    ||||||||||||||||||

    法律状态公告日:

    2018.05.29|||2016.09.14|||2015.09.09|||2015.07.22|||2015.07.22|||2014.09.03|||2014.08.06

    法律状态类型:

    专利权的终止|||授权|||著录事项变更|||著录事项变更|||专利申请权、专利权的转移|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种运用时域和频域能量等效原理的稳态测试方法,准备一台直流信号源和一台正弦信号源;记录被测试对象在不同频率信号源激励下的时域响应曲线;将被测试对象放在实际强电磁信号源激励下,记录相应的时域响应曲线;比较一组真实强电磁脉冲瞬态信号作用下的时域响应曲线和若干余弦稳态信号作用下的时域响应曲线;对方案的可行性进行检验;一组瞬态信号和稳态信号作用下的时域响应曲线基本一致时,后续的测试将只进行稳态响应的测试而不需要进行瞬态响应测试。本发明不需要购买价钱昂贵的瞬态信号发生器和寻找特定场地进行高成本的瞬态信号测试试验,仅需进行常规的稳态信号测试即可,降低了试验难度和试验成本。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种运用时域和频域能量等效原理的稳态测试方法,其特征在于,包括以下步骤:
    1)准备一台直流信号源和一台正弦信号源,按照工作频率分频点对被测试对象进行加载;
    2)记录被测试对象在不同频率信号源激励下的时域响应曲线,如所关心部位的场强幅值、功率密度;
    3)对于线性系统,利用线性叠加原理;得到被测试对象在原强电磁脉冲信号作用下的时域响应曲线;
    4)将被测试对象放在实际强电磁信号源激励下,记录相应的时域响应曲线;
    5)比较一组真实强电磁脉冲瞬态信号作用下的时域响应曲线和若干余弦稳态信号作用下的时域响应曲线,;对方案的可行性进行检验;
    6)一组瞬态信号和稳态信号作用下的时域响应曲线基本一致时,后续的测试将只进行稳态响应的测试而不需要进行瞬态响应测试。

    说明书

    说明书一种运用时域和频域能量等效原理的稳态测试方法
    技术领域
    本发明属于电磁环境效应技术领域,涉及一种运用时域和频域能量等效原理的稳态测试方法。
    背景技术
    研究证明,具有快上升沿的电磁脉冲对武器装备的损伤效应更为明显,如高功率微波(HPM)、超宽带(UWB)、高空核爆电磁脉冲(HEMP)、静电放电(ESD)等。这些强电磁脉冲不仅可以通过天线等前门耦合也可以通过孔缝等后门耦合进入系统内部进而对其内部器件造成损伤,其作用机理可概括为热效应、电磁辐射效应、静电场效应和磁效应四个方面。目前对电磁环境效应的研究就主要针对此类强电磁源。
    由于强电磁脉冲的时域特征一般表现为随时间非正弦变化的瞬时脉冲函数,而目前成熟的防护技术都局限于频域的稳态性能分析。
    虽然频域特性(反映不同时谐频点的稳态响应)可以反映一定的时域特性(通过傅里叶反变换),但由于瞬时脉冲函数转化到频域内研究时,不同频点干扰在这些频点的驻留时间远小于稳态干扰的时间,其所对应能量起到的作用就与稳态干扰有着非常大的差别。因而对于所测试的设备仅凭信号的频域特征进行分析无法完全确定其对电磁干扰的真实防护性能。
    为此运用时域、频域能量的等效原理,确定两者之间的转换关系,可为节约研究成本起到非常大作用。
    以早期HEMP为例,该信号是一个瞬时短脉冲信号,其特点是在极短时间(20ns)内积聚巨大能量(场强高达50kV/m,能量0.114J/m2)。实际测试时很难复现该瞬时短脉冲信号,可以考虑用若干个正弦信号代替该脉冲信号对被测试元件或设备的作用,替换的前提条件是两者时域波形相近,携带的能量近似相同。
    发明内容
    本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷,提供一种简化测试条件、降低测试成本的运用时域和频域能量等效原理的稳态测试方法。
    其具体技术方案为:
    一种运用时域和频域能量等效原理的稳态测试方法,包括以下步骤:
    1)准备一台直流信号源和一台正弦信号源,按照工作频率分频点对被测试对象进行加载;
    2)记录被测试对象在不同频率信号源激励下的时域响应曲线,如所关心部位的场强幅值、功率密度等;
    3)对于线性系统,利用线性叠加原理可以得到被测试对象在原强电磁脉冲信号作用下的时域响应曲线;
    4)将被测试对象放在实际强电磁信号源激励下,记录相应的时域响应曲线;
    5)比较一组真实强电磁脉冲瞬态信号作用下的时域响应曲线和若干余弦稳态信号作用下的时域响应曲线,可以对方案的可行性进行检验;
    6)一组瞬态信号和稳态信号作用下的时域响应曲线基本一致时,后续的测试将只进行稳态响应的测试而不需要进行瞬态响应测试。
    与现有技术相比,本发明的有益效果为:不需要购买价钱昂贵的瞬态信号发生器和寻找特定场地进行高成本的瞬态信号测试试验,仅需进行常规的稳态信号测试即可,降低了试验难度和试验成本。
    附图说明
    图1是早期HEMP标准波形;
    图2是不同阶傅里叶级数合成HEMP曲线;
    图3是n=40时经傅里叶级数合成HEMP曲线;
    图4是归一化UWB正脉冲波形;
    图5是n=20经傅里叶级数合成的UWB波形;
    图6是n=40经傅里叶级数合成UWB波形;
    图7是实测双极性UWB波形;
    图8是双极性UWB模拟波形;
    图9是n=20时经傅里叶级数合成的UWB曲线;
    图10是n=30时经傅里叶级数复合而成的UWB曲线。
    具体实施方式
    下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
    根据傅里叶分析法,一个信号可以表示为不同频率正弦分量的加权和,即将信号进行傅里叶级数展开??梢越绱怕龀逶吹男藕欧纸馕煌德收也ǖ牡?,分别对每一个频率正弦波进行时域仿真研究,计算每一个频率的正弦波对测试对象辐射时的特性,再综合分析 若干个正弦信号共同作用时被测试对象的时域响应特性。
    设某时域信号为f(t),周期为T,角频率为该信号可以展开为下面的傅里叶级数,即
    f(t)=a0+a1cosω0t+a2cos2ω0t+Λ+b1sinω0t+b2sinω0t+Λ=a0+Σn=1(ancos0t+bnsinω0t)---(1)]]>
    其中n为整数,an、bn为傅里叶系数
    图1所示早期HEMP标准波形对应的原函数E(t)=E0k(e-at-e-bt),其中E0=50kV/m;k=1.3;a=4×107s-1;b=6×108s-1。
    ●傅里叶级数展开
    令f(t)=E(t)=E0k(e-at-e-bt),将该函数进行偶延拓,由HEMP时域波形取延拓后的周期T=200ns,其傅里叶级数展开式如下:
    f(t)=a0+a1cosω0t+a2cos2ω0t+L=a0+Σn=1ancos0t]]>
    a0=14.868kV/m;系数an(n=1:20)构成的矩阵:
    A=[a1a2…a20]=[18.308 7.058 2.937 0.86 -0.012 -0.597 -0.85-1.055 -1.124 -1.191 -1.190 -1.198 -1.166 -1.148 -1.103 -1.072-1.024 -0.988 -0.941 -0.905]kV/m;
    对于n=1,2,…,20的每一个谐波,即余弦信号进行叠加,则可以得到n阶(n≤20)傅里叶级数拟合原函数f(t)的波形。图2为n=5,10,15,20时经傅里叶级数复合而成的HEMP曲线,由图可见,随着n的增大,经傅里叶级数复合而成的HEMP曲线越来越趋近于原HEMP波形。
    n=10时,经傅里叶级数复合而成的模拟波形能量P=0.1117(J/m2),原波形能量P=0.1144(J/m2),误差2.4%。n=20时,模拟波形能量P=0.1132(J/m2),误差1.06%。继续增大阶数n,当n=40时经傅里叶级数复合而成的波形如图3所示,此时波形能量P=0.1141(J/m2),与原波形能量误差0.24%。
    ●根据傅里叶级数,构造测试试验
    实验方案如下:
    (1)准备一台直流信号源,场强幅值14.868kV/m;一台正弦信号源,按照工作频率从5MHz~200MHz分40个频点对被测试对象进行加载。信号幅值矩阵如下:
    E=[18.308 7.058 2.937 0.860 -0.012 -0.597 -0.850 -1.055 -1.124-1.191 -1.190 -1.198 -1.166 -1.148 -1.103 -1.072 -1.024 -0.988-0.941 -0.905 -0.860 -0.825 -0.783 -0.750 -0.713 -0.683 -0.649-0.622 -0.592 -0.567 -0.541 -0.519 -0.495 -0.475 -0.454 -0.436-0.417 -0.401-0.384-0.370]kV/m。
    (2)记录被测试对象在不同频率信号源激励下的时域响应曲线(如所关心部位的场强幅值、功率密度等),对于线性系统,利用线性叠加原理可以得到原HEMP信号作用下的时域响应曲线。
    (3)根据时域响应曲线,每100ns可以模拟一个原HEMP脉冲信号。如果将信号幅值降低至原值的1/1000,则作用时间延长106倍,即每0.1s模拟一个原HEMP脉冲信号的作用效果。
    (4)将被测试对象放在实际HEMP信号源激励下,或用计算机进行仿真,记录相应的时域响应曲线。
    (5)比较真实HEMP信号作用下的时域响应曲线和若干余弦稳态信号作用下的时域响应曲线,可以对方案的可行性进行检验。
    同样,对于超宽带(UWB)的典型波形函数,可以根据傅里叶级数分析构造相应的测试替代函数。
    ●超宽带(UWB)/短脉冲
    与窄带脉冲不同,超宽带脉冲在波形上更像双极性脉冲,它具有很宽的频谱。
    I.正脉冲(单极性)可以采用高斯脉冲的形式表示:
    g(t)=A0e-(2(1-1s)a)2---(4)]]>
    其中,A0为脉冲峰值(与函数g的单位相同),ts为时延(单位为s),α为从1/e点开始的高斯脉冲有效宽度(单位为s)。图4为归一化UWB正脉冲波形。
    n=20经傅里叶级数合成UWB波形如图5,此时,波形能量P=1.4960e-5(J/m2),原波形能量P=1.3228e-5(J/m2),误差11.58%。
    n=40时经傅里叶级数合成UWB波形如图,此时,波形能量P=1.496e-5(J/m2),原波形 能量P=1.4941e-5(J/m2),误差0.13%。
    II.正、负脉冲(双极性)可以采用高斯脉冲的导数形式表示:
    g(t)=-8A0(t-ts)a2e-(2(t-ts)a)2]]>
    根据实测波形(图7),估算A0=3×10-6V/m,ts=1.5×10-8s,α=2×10-9s,得到模拟的波形如图8。
    令由时域波形进行偶延拓,得到周期T=60ns,f0=16.7MHz,ω0=2πf0=2πT=1.047×108.]]>
    n=20时经傅里叶级数合成的UWB曲线如图9,此时,波形能量P=1.1480e-5(J/m2),原波形能量P=1.496e-5(J/m2),误差23.26%。
    n=30时经傅里叶级数复合而成的UWB曲线如图10,此时,模拟波形能量P=1.4645e-5(J/m2),与原波形相比误差2.11%。
    可见,利用傅立叶级数展开可以实现由稳态的正弦(或余弦)信号来替代瞬态的强电磁脉冲信号过程,即使实际测试中无法令若干正弦(或余弦)信号同时作用而真实再现强电磁脉冲作用,使用单一信号源令其按傅里叶级数展开的幅值谱进行作用可以从注入能量的角度与原脉冲信号等效。
    以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,本发明的?;し段Р幌抻诖?,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的?;し段?。

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    一种 运用 时域 能量 等效 原理 稳态 测试 方法
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