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静电电磁脉冲辐射场诱发针-球电极结构放电试验

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航空学报 2019年第11期40卷 194-202页

作者：谢喜宁胡小锋原青云陆军工程大学石家庄校区电磁环境效应国家级重点实验室

针对当前国内外诱发静电放电(ESD)研究较少的实际情况,为了解自然环境下静电放电辐射场诱发放电的基本特性,进一步分析诱发放电的特征规律,建立了大气条件下诱发放电试验系统。主要采取理论分析、试验验证的方式,对静电放电辐射场诱发针... 详细信息

针对当前国内外诱发静电放电(ESD)研究较少的实际情况,为了解自然环境下静电放电辐射场诱发放电的基本特性,进一步分析诱发放电的特征规律,建立了大气条件下诱发放电试验系统。主要采取理论分析、试验验证的方式,对静电放电辐射场诱发针-球电极结构放电的基本规律进行摸索,初步得出了诱发放电的基本规律。研究结果表明:在外界条件一定的情况下,随着辐射场强的不断增大,放电重复频率不断增大;在辐射场强一定的情况下,随着高压源电压的不断增大,诱发放电重复频率不断增大;在外界环境条件一定的情况下,能够确定该条件下的诱发放电唯一阈值。这些试验规律的取得,为真空条件下的诱发放电特性研究提供了试验方法和理论依据,对开展航天器运行环境中的诱发放电研究和防护方法设计具有重要意义。

关键词：静电放电辐射场电磁脉冲针-球电极阈值特性

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航天器表面电荷激发空间静电场规律研究

宇航学报 2018年第11期39卷 1308-1314页

作者：刘兴刚魏明胡小锋陆军工程大学石家庄校区电磁环境效应国家级重点实验室石家庄050003

从带电表面微元出发,通过求解泊松方程,得到带电介质平板表面邻近空间静电势的解析表达式,建立介质表面电位-介电常数模型,求得了带电介质平板表面电位、表面带电量和介质介电常数三者之间的关系式。结合典型的航天器表面介质材料带电案... 详细信息

从带电表面微元出发,通过求解泊松方程,得到带电介质平板表面邻近空间静电势的解析表达式,建立介质表面电位-介电常数模型,求得了带电介质平板表面电位、表面带电量和介质介电常数三者之间的关系式。结合典型的航天器表面介质材料带电案例,对此类圆盘结构介质平板带电问题进行了仿真分析,结果表明,在介质材料表面电位一定的情况下,表面电荷激发的空间静电势值随距离的增大而减小,并且距离介质表面越近,电势的空间变化率越大;在介质材料带电量相等的情况下,介质表面电位随着介质介电常数的增大而减小,并逐渐趋于一个稳定值,所以在一定范围内选择介电常数较大的介质材料可以降低介质的表面电位,减小介质间发生静电放电的几率。

关键词：航天器静电场表面电位介电常数静电放电

强电磁场辐照环境诱发金属电极静电放电时延规律

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兵工学报 2021年第11期42卷 2409-2417页

作者：张建平胡小锋刘尚合魏明陆军工程大学石家庄校区电磁环境效应国家级重点实验室河北石家庄050003 32140部队河北石家庄050061

针对强电磁场诱发静电放电问题,研究金属电极结构静电放电延迟时间,进一步探索强电磁场作用下金属电极静电放电变化规律。从电磁场诱发静电放电通道形成过程和放电机理出发,重点分析了强电磁脉冲辐射下诱发金属静电放电规律。试验结果表... 详细信息

针对强电磁场诱发静电放电问题,研究金属电极结构静电放电延迟时间,进一步探索强电磁场作用下金属电极静电放电变化规律。从电磁场诱发静电放电通道形成过程和放电机理出发,重点分析了强电磁脉冲辐射下诱发金属静电放电规律。试验结果表明:在强电磁脉冲辐射场作用下,辐射场强增强会使诱发放电的时延缩短;随着金属电极间电压升高,极间场强增大,能够缩短诱发放电延迟时间;随着气压的升高,分子间距缩小,同样能够缩短放电延迟时间。

关键词：强电磁场静电放电强电磁脉冲辐射诱发延迟时间

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广义互相关电晕放电辐射信号时延估计方法

强激光与粒子束 2018年第1期30卷 50-54页

作者：胡小锋刘卫东王雷魏明张悦陆军工程大学石家庄校区静电与电磁防护研究所石家庄050003

电晕放电等辐射源定位多采用基于时延估计的时差定位方法实现的,在现场条件下,各种背景噪声和干扰对时延估计精度造成影响。在分析国内外研究动态的基础上,针对基本互相关时延估计存在的分辨率低、稳健性不高等局限性,研究基于广义互相... 详细信息

电晕放电等辐射源定位多采用基于时延估计的时差定位方法实现的,在现场条件下,各种背景噪声和干扰对时延估计精度造成影响。在分析国内外研究动态的基础上,针对基本互相关时延估计存在的分辨率低、稳健性不高等局限性,研究基于广义互相关的时延估计算法,并且通过采用不同的权值函数进行仿真比较和实验验证,寻找适用于电晕放电辐射信号时延估计的方法。研究表明:基于Hassab-Boucher(HB)加权的广义互相关时延估计方法对实际测试环境中存在的周期性干扰具有较好的抑制效果,时延估计误差达4.5%,精度较高,在实际的工程应用中用于对电晕放电信号进行时延估计和远距离定位是可行的。

关键词：电晕放电广义互相关 Hassab-Boucher加权法时延估计

静电电磁脉冲场诱发聚四氟乙烯材料表面闪络实验

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航空学报 2022年第3期43卷 521-532页

作者：张岩张路刘尚合胡小锋钱禹行张建平陆军工程大学石家庄校区电磁环境效应国家级重点实验室石家庄050003 河北科技大学电气工程学院石家庄050018

为了解自然环境下静电电磁脉冲辐射场诱发绝缘材料闪络的基本特性,进一步分析诱发闪络的特征规律,依据二次电子发射雪崩(SEEA)模型对外加场诱发材料表面闪络的电极电压阈值进行分析,建立了大气条件下静电电磁脉冲场诱发聚四氟乙烯(PTFE... 详细信息

为了解自然环境下静电电磁脉冲辐射场诱发绝缘材料闪络的基本特性,进一步分析诱发闪络的特征规律,依据二次电子发射雪崩(SEEA)模型对外加场诱发材料表面闪络的电极电压阈值进行分析,建立了大气条件下静电电磁脉冲场诱发聚四氟乙烯(PTFE)表面闪络实验系统。采取理论分析和实验验证的方式对静电电磁脉冲场诱发材料表面针-板电极结构闪络的基本规律进行探索,初步得出了诱发闪络的基本规律。结果表明:静电电磁脉冲场能够诱导聚四氟乙烯材料表面发生闪络;在外界条件不变的情况下,随静电电磁脉冲辐射场场强增大,诱发闪络概率增大;在静电电磁脉冲辐射场场强一定的情况下,能确定该条件下诱发闪络的电压阈值,且随针-板电极间电压升高诱发闪络概率增大。所得结论对低轨环境下强电磁脉冲诱发绝缘材料闪络研究具有指导意义。

关键词：聚四氟乙烯电磁诱发沿面闪络静电放电静电电磁脉冲

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航天器空间静电效应研究进展

强激光与粒子束 2019年第10期31卷 5-13页

作者：胡小锋张建平许滨陆军工程大学石家庄校区电磁环境效应国家级重点实验室

航天器在轨运行过程中面临的空间环境复杂多变,高能电子、等离子体环境、低气压、大温差等环境因素会引起航天器发生静电带电和放电效应,对航天器的安全运行造成严重影响。基于国内外试验数据和案例分析了空间环境引起的航天器故障,从... 详细信息

航天器在轨运行过程中面临的空间环境复杂多变,高能电子、等离子体环境、低气压、大温差等环境因素会引起航天器发生静电带电和放电效应,对航天器的安全运行造成严重影响。基于国内外试验数据和案例分析了空间环境引起的航天器故障,从数值仿真软件、地面模拟技术、强场诱发放电以及防护技术等方面介绍了空间环境作用下航天器充放电效应研究进展,对我国目前研究差距和未来研究方向进行了展望。研究表明:我国航天器充放电效应防护技术研究取得了进步,下一步重点针对空间站、深空探测、探月工程等新任务,进一步拓展空间环境作用下航天器充放电效应机理和防护新技术研究,为提升我国航天器的安全性和可靠性提供技术支撑。

关键词：航天器充放电空间环境防护技术诱发放电

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一种静电放电模拟装置的设计

强激光与粒子束 2019年第6期31卷 68-72页

作者：谢喜宁胡小锋陆军工程大学石家庄校区强电磁场环境模拟与防护技术重点实验室

近年来,与静电放电(ESD)领域相关联的气体放电理论、材料科学和电测技术等新兴学科的不断研究和发展,已逐渐由实验科学阶段走向实际应用阶段。同时,人们也逐渐发现静电放电给人类造成的危害是十分惊人的,它不仅能够影响人类的正常生活,... 详细信息

近年来,与静电放电(ESD)领域相关联的气体放电理论、材料科学和电测技术等新兴学科的不断研究和发展,已逐渐由实验科学阶段走向实际应用阶段。同时,人们也逐渐发现静电放电给人类造成的危害是十分惊人的,它不仅能够影响人类的正常生活,更是限制了自动化生产水平的提高。基于传统静电放电的模拟装置设备单一、功能局限,无法满足静电放电全方位、多用途的实验要求,为解决这一问题,设计和实现了包含电极模拟、方位变换、电路传输的完整的实验模拟装置。该装置主要由底座、支撑架、金属球、放电针、绝缘环、方位表盘等6部分组成,能够满足不同极化方向电磁场条件下的实验要求,同时还能够实现对不同高度、不同位置条件下的电磁场的基本极化方向进行判断识别。该系统具有一定的实验创新性和先进性,能够有效地满足各类电磁实验的需要,为研究电磁诱发静电放电实验提供了有力的硬件支持。

关键词：静电放电静电危害模拟装置电路传输电磁诱发

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人体静电分布特性仿真分析

科学技术与工程 2022年第2期22卷 857-862页

作者：陈栋胡小锋孟冬旭陆军工程大学石家庄校区电磁环境效应重点实验室石家庄050003

人体静电是静电防护工程领域和静电应用领域的重要内容,人体静电带电规律的研究具有基础性作用。利用有限元法对人体静电相关规律进行了仿真研究,通过用微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)静电传感器测量人体模型周围静... 详细信息

人体静电是静电防护工程领域和静电应用领域的重要内容,人体静电带电规律的研究具有基础性作用。利用有限元法对人体静电相关规律进行了仿真研究,通过用微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)静电传感器测量人体模型周围静电的实验对仿真进行了验证。结果表明:在人的手、脚和头等曲率大的地方,电势衰减快,场强大,同时场强的衰减也快,这些位置的场强会在10 cm范围内快速减小;人体电容是重要的静电参数,它会随着体型增大或所穿鞋的介电常数增大而增加;人体表面的场强随电位增加而增大,在不同部位处,二者有不同的线性关系。研究结果可为静电危险场所的人体静电安全防护提供参考,对基于人体静电的人机交互技术研究具有参考价值。

关键词：人体静电带电规律有限元法电场分布实验研究人体电容人机交互

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基于状态方程法的不同ESD电路对比分析

电波科学学报 2018年第2期33卷 138-148页

作者：刘兴刚魏明胡小锋陆军工程大学石家庄校区电磁环境效应国家级重点实验室石家庄050003

针对IEC 61000-4-2中规定的典型静电放电(electrostatic discharge,ESD)电流波形存在拟合多样性且不易通过具体电路实现这一问题,采用求解电路状态方程组的方法对四种ESD模拟器电路进行了计算.得到了四种指数形式的ESD电流解析表达式,... 详细信息

针对IEC 61000-4-2中规定的典型静电放电(electrostatic discharge,ESD)电流波形存在拟合多样性且不易通过具体电路实现这一问题,采用求解电路状态方程组的方法对四种ESD模拟器电路进行了计算.得到了四种指数形式的ESD电流解析表达式,绘制了相应的电流曲线,分别讨论了四种ESD模拟器电路产生的ESD电流波形解析式的连续性和可导性,并对不同电路产生的ESD电流波形与IEC 61000-4-2标准规定电流波形之间的差异进行了对比分析.结果表明不同ESD电路产生的电流波形的四个主要指标符合IEC 61000-4-2标准规定,但由于电路的拓扑结构和元件参数不同,求得的电流波形解析式的连续性和可导性存在差异,因此在选择ESD模型时,应根据实际的人体参数和放电枪参数确定合适的电路结构.该计算方法适用于求解集总参数电路,为ESD电磁脉冲辐射场仿真计算提供了新的电流解析式.

关键词：静电放电(ESD) 电流解析表达式电路状态方程