Електромагнитните импулси на ядрена експлозия и защита от него

Вредните ефекти на електромагнитни импулси (EMP) поради появата на индуцираните напрежения и токове в различните проводници. Действие EMI ​​се проявява най-вече по отношение на електрическо и електронно оборудване. Най-уязвими връзка, алармата и контрола. Това може да стане изолация повреда щети трансформатори, увреждане на полупроводникови устройства и така нататък. Н.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ И текущото състояние на знания в областта на AMY

За да се разбере сложността на проблемите и заплахата от EMI от нея мерки за защита, е необходимо да се направи кратък преглед на историята на изучаването на физични явления и сегашното състояние на науката в тази област.

Фактът, че ядрен взрив ще бъде съпроводено с електромагнитно излъчване, беше ясно, теоретични физици преди първия тест на ядрено устройство през 1945 година. По време на престоя си в края на 50-те - началото на 60-те години на ядрени взривове в атмосферата и космоса, присъствието на EMI е записан eksperimentalno.Odnako количествени характеристики на пулса се измерват в недостатъчно, на първо място, тъй като не е имало оборудване за изпитване може да записва изключително мощен електромагнитно излъчване, там е изключително кратък период от време (милионни части от секундата), и второ, защото в тези години в електронното оборудване, което се използва изключително речника, електронни устройства, които са малко по-засегнати от EMI, които намаляват интереса към неговото изследване.

Създаване на полупроводникови устройства, а след това интегрални схеми, особено цифрови устройства технологии, базирани на тях, както и широкото въвеждане радиоелектронни средства в военно оборудване, направени от други военни експерти за оценка на заплахата от EMI. След 1970 г. за защита на оръжия и военно оборудване от електромагнитна радиация са били разгледани от Министерството на отбраната, като най-висок приоритет.

Механизмът на генериране на електромагнитни лъчения е както следва. В ядрена експлозия се случи се образува гама и рентгенови лъчи и неутронен поток. гама радиация, взаимодействие с молекулите на атмосферни газове, релеф на тези така наречени Compton електрони. Ако експлозия се извършва на височина 20-40 км. тези електрони са в капан в магнитното поле на Земята и се върти по отношение на силови линии на полето създават течения, които генерират EMI. Полето EMI сумират последователно в посока на земната повърхност, т.е. магнитното поле на Земята изпълнява роля, подобна на антенната масив. В резултат на рязкото увеличение на силата на полето, а оттам и на амплитудата на ЕМЛ в зоните на юг и на север от епицентъра. Продължителността на този процес, тъй като експлозията 1-3 до 100 NS.

В следващия етап, който продължава приблизително 1 MS до 1 S, EMI генерирани Compton електрони изхвърлени от молекули многократно отразени от гама-лъчение и поради нееластични сблъсъци на тези електрони с потока на неутрони, отделяни по време на експлозията.

EMR интензивност в този случай е приблизително три порядъка по-ниска от първия етап.

В крайния етап, който заема период от време след експлозията на 1 сек до няколко минути, EMI генерира магнитно сила, генерирана от земните магнитното поле смущения проводим огнено експлозия. Интензитетът на електромагнитно лъчение в този етап е много малък и възлиза на няколко десетки волта на км.

Най-голямата опасност за електронни средства е първият етап за генериране на електромагнитно излъчване, което в съответствие със закона за електромагнитната индукция, защото на изключително бързо покачване амплитуда пулса (максимум достигна 3 - 5 НЧ след експлозията), индуцираното напрежение може да бъде десетки киловолта на метър на нивото на земята , постепенно намалява с увеличаване на разстоянието от епицентъра.

Амплитудата на напрежението, индуцирано в проводниците EMI ​​пропорционално на дължината на проводник, който е в своята област, и зависи от ориентацията спрямо поле вектор електрически. По този начин, интензивността на полето на електромагнитно лъчение в захранващи линии за високо напрежение може да бъде до 50 кВ / м, което води до появата на тези токове до сила 12 tys.amper.

EMI генерирана в други видове ядрени експлозии - въздух и земята. Теоретично, се установява, че в тези случаи неговата интензивност зависи от степента на асиметрични параметри пространствени експлозия. Ето защо, въздух взрива от гледна точка на генериране на електромагнитни лъчения-малко ефективна. EMI земята взрив ще има висока интензивност, но това бързо намалява с увеличаване на разстоянието от епицентъра.

От ниско напрежение веригата и електронни устройства на нормални условия работят напрежение от няколко волта и токове до няколко десетки милиампера, за тяхното абсолютно надежден EMI екранировка е длъжен да предостави намаление на размера на токове и напрежения в кабели, до шест порядъци.

Възможни решения ПРОБЛЕМИ EMI екраниране

Идеална защита срещу EMI ще бъде пълен подслон помещения, в която се помещава електронно оборудване, метални екран. Въпреки това е ясно, че на практика осигури такава защита в някои случаи невъзможно, тъй като за оборудване често се налага да се гарантира, че тя е в електрическа комуникация с външни устройства. Следователно, използва по-малко надеждни средства за защита, като проводяща мрежа или филмови покрития за прозорци, пчелна пита метална конструкция за всмукване на въздух и въздушни отвори и контактна пружина уплътнител, поставен около периметъра на врати и люкове.

По-сложен технически проблем счита защита срещу проникването на електромагнитна радиация в апарата чрез различни кабелни уплътнения. Едно радикално решение на този проблем е да се премине от електрически мрежи на практика няма излагане на EMR оптично влакно. Въпреки това, замяната на полупроводникови устройства в целия спектър на техните функции електро-оптични устройства е възможно само в далечното бъдеще. Следователно, в момента като щуцери средства най-често използваните филтри, включително влакна, както и пропуски искра, метален оксид варистори и високоскоростни ценерови диоди.

Всички тези средства имат както предимства, така и недостатъци. Така капацитивно-индуктивни филтри са ефективни за EMI екраниране на ниска интензивност, и защитават филтри влакна в относително тесни граници на свръхвисоки chastot.Iskrovye отводи има значително инерция и са предимно подходящи за защита от претоварване, произтичащи от въздействието на напрежения и токове, индуцирана в корпуса въздухоплавателни средства, оборудване на жилища и оплетен кабел.

Метални варистори оксид, са полупроводникови устройства драстично увеличават неговата проводимост при високо напрежение. Въпреки това, при прилагането на тези устройства с екранировка EMI означава, не е достатъчно да се разгледа високо тяхното представяне и влошаване на характеристиките след многократно излагане на стрес. Тези недостатъци не са налични във високо ценерови диоди, чиято работа се основава на резките промени на съпротива лавина от относително висока стойност почти до нула, когато се прилага към него надвишава определен праг на напрежението. Освен това, за разлика от ценерови диод характеристики VARISTOR след многократни високи напрежения и влияния превключване режима не са обезценени.

Най-рационален подход към дизайна на защита срещу EMI кабелни уплътнения е да се създаде конектори в дизайна на които се прилагат специални мерки, за да се гарантира формирането на филтърни елементи и монтаж на вградени ценерови диоди. Този разтвор допринася за получаване на много малки стойности на капацитет и индуктивност, е необходимо да се осигури защита срещу импулси, които имат малка дължина и, следователно, силно висока честота компонент. Използването конектори такова строителство ще реши проблема на техните граници тегло и характеристики за размера на защитното устройство.

Фарадеев кафез - за екраниране оборудване на устройството от външни електромагнитни полета. Обикновено заземен клетка направена от високо проводим материал.

Принципът на Фарадеевия кафез е много проста - в контакт с затворена обвивка на електрически проводима електрическо поле свободни електрони черупки започне да се движи под въздействието на тази област. В резултат на това двете страни на клетките придобиват такси поле, което компенсира външно поле.

Фарадеев кафез защитава само електрическото поле. Статичното магнитното поле ще проникне вътре. Различна електрическо поле създава промяна на магнитното, което от своя страна генерира промяна на електрическа. Ето защо, ако се използва в клетката на Фарадей е блокиран различна електрическо поле, различна магнитно поле, генерирано няма да бъде.

Въпреки това, при високи честоти ефекти като екран основава на отражение на електромагнитни вълни от повърхността на екрана и затихването на високо честотна енергия в нейната дебелина дължи на топлинните загуби, дължащи се на вихрови токове.

Способността на Фарадеевия кафез за предпазване на електромагнитно излъчване се определя от:
дебелината на материала, от който е направен;
дълбочината на кожата ефект;
съотношение отвори в тях размери на дължината на външната радиация.
За проверка на кабела, което трябва да се създаде Фарадеев кафез с добра повърхност провеждане на цялата дължина на екранирани проводници. За да работи ефективно в Фарадеев кафез, на окото клетка трябва да бъде значително по-малко от дължината на вълната на радиационната защита, което е необходимо да се осигури. работа на устройството се основава на преразпределение на електроните в проводник под влиянието на електромагнитното поле.