آیا از موسیقی بلند همسایه هایتان خسته شده اید یا فقط می خواهید خودتان تجهیزات الکتریکی جالبی بسازید؟ سپس می توانید سعی کنید یک مولد پالس الکترومغناطیسی ساده و جمع و جور جمع آوری کنید که قادر است دستگاه های الکترونیکی را در نزدیکی خود غیرفعال کند.

ژنراتور EMR دستگاهی است که قادر به ایجاد یک اختلال الکترومغناطیسی کوتاه مدت است که از مرکز زلزله به بیرون تابش می کند و در نتیجه عملکرد دستگاه های الکترونیکی را مختل می کند. برخی از انفجارهای EMR به طور طبیعی رخ می دهند، به عنوان مثال به شکل تخلیه الکترواستاتیک. انفجارهای EMP مصنوعی مانند پالس الکترومغناطیسی هسته ای نیز وجود دارد.

که در این موادنحوه مونتاژ یک ژنراتور EMP ابتدایی با استفاده از موارد معمول در دسترس نشان داده خواهد شد: آهن لحیم کاری، لحیم کاری، دوربین یکبار مصرف، سوئیچ دکمه ای، کابل مسی ضخیم عایق، سیم روکش شده با لعاب، و یک کلید با جریان بالا. ژنراتور ارائه شده از نظر قدرت چندان قدرتمند نخواهد بود، بنابراین ممکن است نتواند تجهیزات جدی را غیرفعال کند، اما می تواند وسایل برقی ساده را تحت تاثیر قرار دهد، بنابراین این پروژه باید به عنوان یک پروژه آموزشی برای مبتدیان مهندسی برق در نظر گرفته شود.

بنابراین، ابتدا باید یک دوربین یکبار مصرف، به عنوان مثال، کداک بگیرید. بعد باید آن را باز کنید. کیس را باز کنید و خازن الکترولیتی بزرگ را پیدا کنید. این کار را با دستکش لاستیکی دی الکتریک انجام دهید تا در هنگام تخلیه خازن دچار شوک الکتریکی نشوید. هنگامی که به طور کامل شارژ می شود، می تواند تا 330 ولت را نشان دهد. ولتاژ روی آن را با یک ولت متر بررسی کنید. اگر هنوز شارژ وجود دارد، آن را با کوتاه کردن پایانه های خازن با یک پیچ گوشتی جدا کنید. مراقب باشید، هنگام کوتاه شدن، فلاش با یک پاپ مشخص ظاهر می شود. پس از تخلیه خازن، برد مدار نصب شده روی آن را بردارید و دکمه کوچک روشن/خاموش را پیدا کنید. آن را از لحیم خارج کنید و در جای آن دکمه سوئیچ خود را لحیم کنید.

دو کابل مسی عایق را به دو پایانه خازن لحیم کنید. یک سر این کابل را به کلید جریان بالا وصل کنید. انتهای دیگر را فعلاً آزاد بگذارید.

اکنون باید سیم پیچ بار را باد کنید. سیم روکش شده با مینا را 7 تا 15 بار دور یک جسم گرد به قطر 5 سانتی متر بپیچید. هنگامی که سیم پیچ شکل گرفت، آن را با نوار چسب بپیچید تا استفاده ایمن تر شود، اما دو سیم بیرون زده برای اتصال به پایانه ها باقی بگذارید. از کاغذ سنباده یا تیغه تیز برای جدا کردن پوشش مینا از انتهای سیم استفاده کنید. یک سر را به ترمینال خازن و سر دیگر را به کلید جریان بالا وصل کنید.

اکنون می توان گفت که ساده ترین مولد پالس الکترومغناطیسی آماده است. برای شارژ آن کافی است باتری را به پین ​​های مناسب روی برد مدار خازن وصل کنید. مقداری وسیله الکترونیکی قابل حمل را که برایتان مهم نیست به سیم پیچ بیاورید و سوئیچ را فشار دهید.

اثر مخرب یک پالس الکترومغناطیسی (EMP) ناشی از وقوع ولتاژها و جریان های القایی در هادی های مختلف است. اثر EMR در درجه اول در رابطه با تجهیزات الکتریکی و رادیویی الکترونیکی خود را نشان می دهد. آسیب پذیرترین آنها خطوط ارتباطی، سیگنالینگ و کنترل هستند. در این صورت ممکن است خرابی عایق، آسیب به ترانسفورماتورها، آسیب به دستگاه های نیمه هادی و ... رخ دهد.

تاریخچه موضوع و وضعیت کنونی دانش در زمینه EMP

برای درک پیچیدگی مشکلات تهدید EMP و اقدامات محافظتی در برابر آن، لازم است به طور خلاصه تاریخچه مطالعه این موضوع را در نظر بگیرید. پدیده فیزیکیو وضعیت فعلیدانش در این زمینه

این واقعیت که یک انفجار هسته ای لزوماً با تشعشعات الکترومغناطیسی همراه خواهد بود برای فیزیکدانان نظری حتی قبل از اولین آزمایش یک دستگاه هسته ای در سال 1945 روشن بود. در جریان انفجارهای هسته ای در جو و فضای بیرونیوجود EMR به صورت تجربی ثبت شد ویژگی های کمیپالس ها به اندازه کافی اندازه گیری نشدند، اولاً، زیرا هیچ ابزار دقیقی وجود نداشت که بتواند تشعشعات الکترومغناطیسی بسیار قوی را تشخیص دهد. مدت کوتاهی(میلیونم ثانیه)، ثانیاً، زیرا در آن سال‌ها در تجهیزات الکترونیکی فقط از دستگاه‌های خلاء الکتریکی استفاده می‌شد که نسبت به اثرات EMR کمی حساس بودند، که باعث کاهش علاقه به مطالعه آن شد.

ایجاد دستگاه های نیمه هادی و سپس مدارهای مجتمع، به ویژه دستگاه های دیجیتال مبتنی بر آنها، و معرفی گسترده ابزارها به تجهیزات نظامی الکترونیکی، متخصصان نظامی را وادار کرد تا تهدید EMP را متفاوت ارزیابی کنند. از سال 1970، مسائل حفاظت از اسلحه و تجهیزات نظامیاز EMP توسط وزارت دفاع به عنوان دارای بالاترین اولویت در نظر گرفته شد.

مکانیسم تولید EMR به شرح زیر است. در انفجار هسته ایتشعشعات گاما و اشعه ایکس بوجود می آیند و شار نوترون تشکیل می شود. تابش گاما در تعامل با مولکول های گازهای اتمسفر، الکترون های به اصطلاح کامپتون را از آنها جدا می کند. اگر انفجار در ارتفاع 20-40 کیلومتری انجام شود، این الکترون ها توسط میدان مغناطیسی زمین گرفته می شوند و نسبت به خطوط برقاین فیلد جریان هایی را ایجاد می کند که EMR تولید می کند. در این مورد، میدان EMR به طور منسجم به سمت خلاصه می شود سطح زمین، یعنی میدان مغناطیسی زمین نقشی شبیه به آنتن آرایه فازی دارد. در نتیجه، قدرت میدان به شدت افزایش می یابد و در نتیجه دامنه EMR در مناطق جنوب و شمال مرکز انفجار افزایش می یابد. مدت زمان این فرآیند از لحظه انفجار از 1 - 3 تا 100 ns است.

در مرحله بعدی که تقریباً از 1 میکروثانیه تا 1 ثانیه طول می کشد، EMR توسط الکترون های کامپتون ایجاد می شود که توسط تابش گامای منعکس شده مکرر و به دلیل برخورد غیرالاستیک این الکترون ها با جریان نوترون های ساطع شده در طول انفجار از مولکول ها حذف می شوند.

در این حالت، شدت EMR تقریباً سه مرتبه قدر کمتر از مرحله اول است.

در مرحله نهایی، که یک دوره زمانی پس از انفجار از 1 ثانیه تا چند دقیقه طول می کشد، EMR توسط اثر مغناطیسی هیدرودینامیک ایجاد شده توسط اختلالات ایجاد می شود. میدان مغناطیسیزمین با انفجار گلوله آتشین رسانا. شدت EMR در این مرحله بسیار کم و به چند ده ولت در هر کیلومتر می رسد.

بزرگترین خطر برای تجهیزات رادیویی الکترونیک مرحله اول تولید EMR است که طبق قانون، القای الکترومغناطیسیبه دلیل افزایش بسیار سریع دامنه پالس (حداکثر 3 تا 5 ثانیه پس از انفجار)، ولتاژ القایی می تواند به ده ها کیلو ولت بر متر در سطح زمین برسد و با فاصله از کانون زمین لرزه به تدریج کاهش می یابد. انفجار

دامنه ولتاژ القا شده توسط EMR در هادی ها متناسب با طول هادی واقع در میدان خود است و به جهت گیری آن نسبت به بردار ولتاژ بستگی دارد. میدان الکتریکی. بنابراین، قدرت میدان EMR در خطوط برق فشار قوی می تواند به 50 کیلو ولت بر متر برسد که منجر به ظهور جریان هایی تا 12 هزار آمپر در آنها می شود.

EMP ها همچنین در طی انواع دیگر انفجارهای هسته ای - هوا و زمین - تولید می شوند. از نظر تئوری ثابت شده است که در این موارد شدت آن به درجه عدم تقارن پارامترهای فضایی انفجار بستگی دارد. بنابراین، انفجار هوا از نقطه نظر تولید EMP کمترین تأثیر را دارد. EMP یک انفجار زمینی شدت بالایی خواهد داشت، اما با دور شدن از مرکز زمین لرزه به سرعت کاهش می یابد.

از آنجایی که مدارهای کم جریان و دستگاه های رادیویی الکترونیکی معمولاً در ولتاژهای چند ولت و جریان تا چند ده میلی آمپر کار می کنند، برای محافظت کاملاً مطمئن آنها در برابر EMI لازم است از کاهش شدت جریان و ولتاژ در کابل ها اطمینان حاصل شود. تا شش مرتبه بزرگی.

راه های ممکن برای حل مشکل حفاظت EMP

حفاظت ایده آل در برابر EMR این است که اتاقی را که تجهیزات رادیویی الکترونیکی در آن قرار دارد با یک صفحه فلزی کاملاً بپوشانید. در عین حال، واضح است که تضمین چنین حفاظتی در برخی موارد عملاً غیرممکن است، زیرا برای عملکرد تجهیزات، اغلب لازم است که ارتباط الکتریکی با دستگاه های خارجی فراهم شود. بنابراین، از وسایل حفاظتی کمتر قابل اطمینانی مانند پوشش‌های شبکه رسانا یا فیلم برای پنجره‌ها، سازه‌های فلزی لانه زنبوری برای ورودی‌ها و دریچه‌های هوا، و واشرهای فنری تماسی که در اطراف محیط درها و دریچه‌ها قرار می‌گیرند، استفاده می‌شود.

یک مشکل فنی پیچیده تر محافظت در برابر نفوذ EMR به تجهیزات از طریق ورودی های مختلف کابل در نظر گرفته می شود. یک راه حل اساسی برای این مشکل می تواند انتقال از شبکه های ارتباطی الکتریکی به شبکه های فیبر نوری باشد که عملا تحت تأثیر EMR قرار نمی گیرند. با این حال، جایگزینی دستگاه های نیمه هادی در کل طیف عملکردی که انجام می دهند با دستگاه های الکترواپتیکی تنها در آینده ای دور امکان پذیر است. بنابراین، در حال حاضر، فیلترها، از جمله فیلترهای الیافی، و همچنین شکاف جرقه، وریستورهای اکسید فلزی و دیودهای زنر با سرعت بالا، بیشترین کاربرد را برای محافظت از ورودی کابل دارند.

همه این ابزارها هم مزایا و هم معایبی دارند. بنابراین، فیلترهای خازنی القایی برای محافظت در برابر EMI با شدت پایین کاملاً مؤثر هستند و فیلترهای فیبر در محدوده نسبتاً باریکی از فرکانس‌های فوق‌العاده محافظت می‌کنند. شکاف‌های جرقه اینرسی قابل توجهی دارند و عمدتاً برای محافظت در برابر اضافه بارهای ناشی از ولتاژ و ولتاژ مناسب هستند. جریان القا شده در بدنه هواپیما، پوشش تجهیزات و پوشش کابل.

وریستورهای اکسید فلزی دستگاه های نیمه هادی هستند که رسانایی خود را در ولتاژ بالا به شدت افزایش می دهند. با این حال، هنگام استفاده از این دستگاه ها به عنوان وسیله ای برای محافظت در برابر EMI، باید عملکرد ناکافی و بدتر شدن ویژگی های آنها را تحت قرار گرفتن مکرر در معرض بارها در نظر گرفت. این معایب در دیودهای زنر با سرعت بالا وجود ندارد، عملکرد آنها بر اساس تغییر شدید بهمن مانند در مقاومت از یک مقدار نسبتاً بالا به تقریباً صفر هنگامی که ولتاژ اعمال شده به آنها از یک مقدار آستانه خاص فراتر می رود، است. علاوه بر این، بر خلاف وریستورها، ویژگی‌های دیودهای زنر پس از قرار گرفتن مکرر در معرض ولتاژ بالا و تغییر حالت بدتر نمی‌شوند.

منطقی ترین رویکرد برای طراحی ابزارهای محافظتی در برابر EMI غدد کابل ایجاد چنین اتصالاتی است که طراحی آنها شامل اقدامات ویژه ای برای اطمینان از تشکیل عناصر فیلتر و نصب دیودهای زنر داخلی است. این راه حل به دستیابی به مقادیر بسیار کمی از خازن و اندوکتانس کمک می کند، که برای محافظت در برابر پالس هایی که مدت زمان کوتاهی دارند و بنابراین یک جزء قدرتمند فرکانس بالا ضروری است. استفاده از اتصالات با طراحی مشابه مشکل محدود کردن ویژگی های وزن و اندازه دستگاه محافظ را حل می کند.

قفس فارادی- وسیله ای برای محافظت از تجهیزات در برابر میدان های الکترومغناطیسی خارجی. معمولاً یک قفس زمینی است که از مواد بسیار رسانا ساخته شده است.

اصل کار یک قفس فارادی بسیار ساده است - هنگامی که یک پوسته رسانای الکتریکی بسته وارد میدان الکتریکی می شود، الکترون های آزاد پوسته تحت تأثیر این میدان شروع به حرکت می کنند. در نتیجه، طرف‌های مقابل سلول بارهایی به دست می‌آورند که میدان آن، میدان خارجی را جبران می‌کند.

قفس فارادی فقط در برابر میدان های الکتریکی محافظت می کند. میدان مغناطیسی ساکن به داخل نفوذ خواهد کرد. یک میدان الکتریکی در حال تغییر، یک میدان مغناطیسی متغیر ایجاد می کند، که به نوبه خود یک میدان الکتریکی متغیر ایجاد می کند. بنابراین، اگر یک میدان الکتریکی در حال تغییر با استفاده از قفس فارادی مسدود شود، میدان مغناطیسی متغیر نیز ایجاد نخواهد شد.

با این حال، در منطقه با فرکانس بالا، عمل چنین صفحه نمایش بر اساس بازتاب است امواج الکترومغناطیسیاز سطح صفحه نمایش و تضعیف انرژی با فرکانس بالا در ضخامت آن به دلیل تلفات حرارتی ناشی از جریان های گردابی.

توانایی قفس فارادی برای محافظت از تشعشعات الکترومغناطیسی با موارد زیر تعیین می شود:
ضخامت ماده ای که از آن ساخته شده است؛
عمق اثر سطحی؛
نسبت اندازه دهانه های آن به طول موج تابش خارجی.
برای محافظت از کابل، لازم است یک قفس فارادی با سطح رسانایی بالا در تمام طول هادی های محافظ ایجاد شود. برای اینکه یک قفس فارادی به طور موثر کار کند، اندازه سلول شبکه باید به طور قابل توجهی کوچکتر از طول موج تابشی باشد که محافظت از آن لازم است. اصل عملکرد دستگاه بر اساس توزیع مجدد الکترون ها در یک هادی تحت تأثیر میدان الکترومغناطیسی است.

مطبوعات خارجی تأکید می کنند که فقدان داده های تجربی محاسبه عوامل مخرب EMR و تعیین اقدامات برای محافظت در برابر آن را بسیار پیچیده می کند. این به شدت کمک خواهد کرد مدل سازی ریاضیفرآیندهای تولید EMR در رایانه در شکل شکل 3 نتیجه چنین مدل سازی را در قالب یک تصویر سه بعدی از یک انفجار هسته ای در فضای بیرونی نشان می دهد. از طریق چنین مدل سازی و همچنین بر اساس محاسبات نظری، کارشناسان خارجی دریافته اند که مقدار شدت EMR القایی (50 کیلوولت بر متر) را می توان حداکثر ممکن در نظر گرفت. این شرایط به یکی از معیارها در هنگام طراحی وسایل حفاظت در برابر EMP تبدیل شد. معیارهای دیگر طول مدت لبه جلویی EMI (3-5 ns) و مدت زمان کل آن (تقریبا 1 میکرو ثانیه) است، در نتیجه زمان فرآیندهای گذرا در وسایل حفاظت در برابر EMI نباید از چند نانوثانیه تجاوز کند. و قدرت شکست آنها باید به اندازه ای باشد که ولتاژ ده ها کیلوولت را برای چند میکروثانیه تحمل کند. با در نظر گرفتن این معیارها، استاندارد نظامی MILSTD-2169 در ایالات متحده ایجاد شد که یک نوموگرام برای محاسبه سطوح EMR بسته به ارتفاع انفجار، قدرت آن و فاصله جسم محافظت شده از مرکز انفجار است. . برای استفاده عملی از استاندارد لازم است از مقاومت دستگاه ها، دستگاه ها و مدارهای مختلف در برابر اثرات EMR با شدت معین و همچنین اثربخشی تجهیزات حفاظتی اطلاع داشته باشیم. از آنجایی که جمع آوری چنین داده هایی در طول آزمایش های هسته ای زیرزمینی از نظر فنی بسیار پیچیده و پرهزینه است، راه حل مشکل جمع آوری داده های تجربی با روش ها و ابزارهای مدل سازی فیزیکی به دست می آید.
در میان کشورهای سرمایه داری، ایالات متحده جایگاه پیشرو در توسعه و استفاده عملی از شبیه سازهای انفجار هسته ای EMP دارد.
چنین شبیه سازهایی ژنراتورهای الکتریکی با تابشگرهای ویژه هستند که یک میدان الکترومغناطیسی با پارامترهای نزدیک به پارامترهای مشخصه EMR واقعی ایجاد می کنند. جسم آزمایشی و ابزارهایی که شدت میدان، طیف فرکانس آن و مدت زمان نوردهی را ثبت می کنند در ناحیه تحت پوشش رادیاتور قرار می گیرند.
یکی از این شبیه سازها، مستقر در پایگاه نیروی هوایی کیرتلند (نیومکزیکو)، در شکل نشان داده شده است. 4. طراحی شده برای شبیه سازی تاثیر EMR بر روی یک هواپیما و تجهیزات آن در حال پرواز، می توان از آن برای آزمایش چنین بزرگی استفاده کرد. هواپیما، چگونه
یک بمب افکن B-52 یا یک هواپیمای مسافربری غیرنظامی بوئینگ 747.
در حال حاضر ایجاد و در حال فعالیت است تعداد زیادی ازشبیه سازهای EMP برای آزمایش تجهیزات نظامی هوانوردی، فضایی، کشتی و زمینی. با این حال، اعتقاد بر این است که همه آنها به طور کامل شرایط واقعی قرار گرفتن در معرض EMR از یک انفجار هسته ای را به دلیل محدودیت های اعمال شده توسط ویژگی های ساطع کننده ها، ژنراتورها و منابع انرژی بر روی طیف فرکانس تابش، قدرت و قدرت آن ایجاد نمی کنند. میزان افزایش نبض در عین حال، مطبوعات خارجی خاطرنشان می کنند که حتی با وجود این محدودیت ها، می توان داده های نسبتاً کامل و قابل اعتمادی در مورد وقوع خطا در دستگاه های نیمه هادی، خرابی در عملکرد آنها و غیره و همچنین در مورد اثربخشی انواع حفاظتی به دست آورد. دستگاه ها علاوه بر این، چنین آزمایشاتی امکان کمی کردن خطر راه های مختلف قرار گرفتن در معرض EMR را در تجهیزات رادیویی الکترونیکی فراهم می کند.
تئوری میدان الکترومغناطیسی نشان می دهد که چنین مسیرهایی برای تجهیزات زمینی، اول از همه، دستگاه های مختلف آنتن و ورودی های کابلی سیستم منبع تغذیه، و برای حمل و نقل هوایی و فناوری فضایی- آنتن ها و همچنین جریان های القا شده در پوشش و تشعشعات نفوذی از طریق لعاب کابین ها و دریچه های ساخته شده از مواد غیر رسانا. از نظر تئوری محاسبه و تایید شده است که جریان های القا شده توسط EMR در کابل های برق روی زمین و مدفون با طول صدها و هزاران کیلومتر می تواند به هزاران آمپر برسد و ولتاژهای ناشی از مدارهای باز این کابل ها می تواند به میلیون ها آمپر برسد. ولت در ورودی های آنتن که طول آنها از ده ها متر تجاوز نمی کند، جریان القا شده توسط EMI می تواند چند صد آمپر باشد. نفوذ مستقیم EMR از طریق عناصر سازه های ساخته شده از مواد دی الکتریک (دیوارهای بدون محافظ، پنجره ها، درها و غیره) می تواند جریان های ده ها آمپر را در سیم کشی الکتریکی داخلی القا کند. جریان القا شده در پوسته هواپیما و آنتن ارتباطی امواج فوق‌العاده می‌تواند تا 1000 آمپر باشد که منجر به ظهور جریان‌هایی در شبکه داخلی داخلی هواپیما با نیروی 1 - 10 آمپر می‌شود. از آنجایی که مدارهای جریان کم و دستگاه های الکترونیکی معمولاً در ولتاژهای چندین ولت و جریان تا چند ده میلی آمپر کار می کنند ، سپس مطبوعات خارجی ادعا می کنند که برای محافظت کاملاً قابل اعتماد آنها از EMP لازم است از کاهش میزان جریان و ولتاژهای القا شده در کابل های برق اطمینان حاصل شود. تا شش مرتبه بزرگی. حفاظت ایده آل در برابر EMR، پوشاندن کامل اتاق یا محفظه ای است که تجهیزات رادیویی الکترونیکی در آن قرار دارد با یک صفحه فلزی. در عین حال، واضح است که در عمل در برخی موارد اطمینان از چنین محافظتی غیرممکن است، زیرا عملکرد تجهیزات اغلب نیاز به اتصال الکتریکی آن با دستگاه های خارجی دارد.
بنابراین، از وسایل حفاظتی کمتر قابل اطمینانی مانند پوشش‌های شبکه رسانا یا فیلم برای پنجره‌ها، سازه‌های فلزی لانه زنبوری برای ورودی‌ها و دریچه‌های هوا، و واشرهای فنری تماسی که در اطراف محیط درها و دریچه‌ها قرار می‌گیرند، استفاده می‌شود.
یک مشکل فنی پیچیده تر محافظت در برابر نفوذ EMR به تجهیزات از طریق ورودی های مختلف کابل در نظر گرفته می شود. به گفته کارشناسان خارجی، یک راه حل اساسی برای این مشکل می تواند انتقال از شبکه های ارتباطی الکتریکی به شبکه های فیبر نوری باشد که عملا تحت تأثیر EMR قرار نمی گیرند. با این حال، جایگزینی دستگاه های نیمه هادی در طیف وسیعی از عملکردهایی که انجام می دهند با دستگاه های الکترواپتیکال
فقط در آینده ای دور امکان پذیر است. بنابراین، در حال حاضر پرکاربردترین فیلترها برای محافظت از ورودی های کابل، فیلترهای موجبر، و همچنین شکاف جرقه، وریستورهای اکسید فلزی و دیودهای زنر با سرعت بالا هستند. همه این ابزارها هم مزایا و هم معایبی دارند. بنابراین، فیلترهای خازنی القایی به عنوان محافظت کاملاً مؤثر در برابر EMI با شدت پایین در نظر گرفته می شوند و فیلترهای موجبر در محدوده نسبتاً باریکی از فرکانس های فوق العاده بالا محافظت می کنند. شکاف های جرقه دارای اینرسی قابل توجه هستند و عمدتاً برای محافظت در برابر اضافه بارهای ناشی از ولتاژ و جریان های القا شده در پوسته هواپیما، پوشش تجهیزات و غلاف کابل مناسب هستند.
نسبتاً اخیراً وریستورهای اکسید فلزی ساخته شده اند که دستگاه های نیمه هادی هستند که رسانایی خود را در ولتاژ بالا به شدت افزایش می دهند. با این حال، اعتقاد بر این است که هنگام استفاده از چنین دستگاه هایی به عنوان وسیله ای برای محافظت در برابر EMI، باید عملکرد ناکافی بالای آنها و بدتر شدن ویژگی ها را در صورت قرار گرفتن مکرر در معرض بارها در نظر گرفت. این معایب در دیودهای زنر با سرعت بالا وجود ندارد، عملکرد آنها بر اساس تغییر شدید بهمن مانند در مقاومت از مقدار نسبتاً بالا به تقریباً صفر (حالت اتصال کوتاه) هنگامی که ولتاژ اعمال شده به آنها از مقدار آستانه خاصی فراتر می رود، وجود ندارد. . سرعت این فرآیند در دیودهای زنر مدرن حدود 10E-9s است و حد تئوری حتی می تواند به 10E-12 برسد. علاوه بر این، بر خلاف وریستورها، ویژگی های دیود زنر پس از قرار گرفتن مکرر در معرض ولتاژ بالا و تغییر حالت بدتر نمی شود. همانطور که مطبوعات خارجی خاطرنشان می کنند، منطقی ترین رویکرد برای طراحی ابزارهای محافظتی در برابر EMI غدد کابل، ایجاد اتصالاتی است که طراحی آنها شامل اقدامات ویژه ای برای اطمینان از تشکیل عناصر فیلتر و نصب دیودهای زنر داخلی است. اتصال مشابهی توسط شرکت بین المللی تلفن و تلگراف برای موشک هوا به هوا فونیکس ایجاد شد (شکل 5). سطح مقطع کانکتور به وضوح محل اتصال دیود زنر را مستقیماً روی کنتاکت حامل جریان و عناصر ساختاری کانکتور که فیلتر فرکانس را تشکیل می دهند نشان می دهد (هر تماس از داخل یک حلقه فریت عبور می کند که به عنوان یک سلف عمل می کند. که دو طرف آن خازن های "ویفری" خازن های فیلتر وجود دارد). این طراحی به دستیابی به مقادیر بسیار کم خازن و اندوکتانس کمک می کند، که برای محافظت در برابر پالس هایی که مدت زمان کوتاهی دارند و بنابراین یک جزء قدرتمند فرکانس بالا ضروری است.
اعتقاد بر این است که استفاده از اتصال دهنده های طراحی مشابه مشکل محدود کردن ویژگی های وزن و اندازه دستگاه حفاظت را حل می کند. اهمیت این شرایط را می توان با مثال زیر در مطبوعات غربی مورد قضاوت قرار داد. هنگام استفاده از اجزای رادیویی معمولی برای ایجاد یک وسیله حفاظتی برای چهار کانکتور استاندارد، که هر کدام دارای 128 کنتاکت است (که برای وسایل مدرن فناوری رایانهمداری متشکل از 1024 خازن، 512 سلف و 512 دیود مورد نیاز است.
نمونه ای از کاربرد عملی اتصالات جدید برای تجهیزات الکترونیکی هوانوردی نیز آورده شده است. از یک شرکت صنعتی خواسته شد تا یک هلیکوپتر ارتش را برای نیروی دریایی اصلاح کند. در طی مراحل آزمایش مشخص شد که به دلیل از کار افتادن تجهیزات داخل هواپیما در این شرایط توسط تشعشعات قدرتمند تجهیزات رادیو الکترونیکی کشتی، امکان سفر به ناو هواپیمابر وجود ندارد. پس از تعویض تعدادی کانکتور در تجهیزات هلیکوپتر با کانکتورهای جدید مجهز به دستگاه های حفاظتی EMI، مشکل تا حد زیادی برطرف شد.
پیچیدگی حل مشکل حفاظت در برابر EMP و هزینه بالای وسایل و روش های توسعه یافته برای این منظور فرماندهی آمریکایی را در ابتدا مجبور کرد که مسیر استفاده انتخابی آنها را در سیستم های تسلیحاتی و تجهیزات نظامی به ویژه مهم در پیش گیرد. اولین کار هدفمند در این راستا، برنامه های حفاظتی EMP برای سامانه های موشکی Minuteman، Poseidon و Polaris بود.
به گفته کارشناسان آمریکایی، این سیستم ها دارای حفاظت تقریباً مطلق هستند. در سیستم های تسلیحاتی غیر استراتژیک مشکل حل می شود
با حصول اطمینان از محافظت مطمئن از دستگاه ها و عناصری که برای عملکرد آنها مهم هستند یا در معرض EMR هستند.
همین مسیر برای حفاظت از سیستم های کنترل و ارتباط گسترده انتخاب شده است. با این حال، کارشناسان خارجی روش اصلی حل این مشکل را ایجاد شبکه های ارتباطی به اصطلاح توزیع شده (مانند "گوئن") می دانند که اولین عناصر آن قبلاً در قاره ایالات متحده مستقر شده اند.
وضعیت فعلی مشکل EMR توسط مطبوعات غربی به شرح زیر ارزیابی می شود. مکانیسم های تولید EMR و پارامترهای اثر مخرب آن به اندازه کافی از نظر تئوری و تجربی تایید شده است. استانداردهای امنیتی تجهیزات توسعه یافته اند و ابزارهای موثر حفاظتی شناخته شده اند. با این حال، برای دستیابی به اطمینان کافی در قابلیت اطمینان حفاظت از سیستم ها و تجهیزات از EMP، انجام آزمایشات با استفاده از شبیه ساز ضروری است. به ویژه، هواپیماها، موشک‌ها، ماهواره‌ها، تجهیزات کشتی‌های انفرادی، و تجهیزات سیستم‌های ارتباطی و کنترلی در حال حاضر تحت آزمایش هستند. اعتقاد بر این است که قابلیت های آزمایش تجهیزات کشتی پس از اتمام ساخت شبیه ساز Impress-2 که به طور ویژه روی کشتی آزمایشی قرار داده شده است، به طور قابل توجهی گسترش می یابد. در مورد آزمایش کامل سیستم های ارتباطی و کنترلی، به گفته کارشناسان خارجی، بعید است که این کار در آینده قابل پیش بینی حل شود.
طبق گزارشات مطبوعات خارجی، یک EMP قدرتمند می تواند نه تنها در نتیجه یک انفجار هسته ای ایجاد شود. در حال حاضر در برخی کشورهای غربیکار برای تولید پالس های تابش الکترومغناطیسی با استفاده از دستگاه های مغناطیسی هیدرودینامیک و همچنین تخلیه های ولتاژ بالا در حال انجام است. بنابراین، بدون توجه به نتیجه مذاکرات خلع سلاح هسته ای، مسائل مربوط به حفاظت از تجهیزات رادیویی الکترونیکی از اثرات EMP همچنان در کانون توجه متخصصان علمی و فنی کشورهای ناتو باقی خواهد ماند.

انفجار هسته ای با تشعشعات الکترومغناطیسی به شکل یک پالس کوتاه قدرتمند همراه است که عمدتاً بر تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی تأثیر می گذارد.

منابع وقوع پالس الکترومغناطیسی (EMP). با توجه به ماهیت EMR، با برخی فرضیات، می توان آن را با آن مقایسه کرد میدان الکترومغناطیسیرعد و برق در نزدیکی، باعث ایجاد تداخل در گیرنده های رادیویی می شود. طول موج از 1 تا 1000 متر یا بیشتر متغیر است. EMR عمدتاً در نتیجه برهمکنش پرتوهای گامای تولید شده در طی انفجار با اتم ها رخ می دهد. محیط.

هنگامی که پرتوهای گاما با اتم های محیط برهم کنش می کنند، دومی یک تکانه انرژی ایجاد می کند که بخش کوچکی از آن صرف یونیزاسیون اتم ها می شود و بخش اصلی صرف ارتباطات می شود. حرکت رو به جلوالکترون ها و یون ها در نتیجه یونیزاسیون تشکیل می شوند. با توجه به اینکه انرژی به طور قابل توجهی به الکترون نسبت به یون داده می شود و همچنین به دلیل تفاوت زیاد جرم، الکترون ها دارای مقدار بیشتری هستند. سرعت بالادر مقایسه با یون ها می توانیم فرض کنیم که یون ها عملا در جای خود باقی می مانند و الکترون ها با سرعتی نزدیک به سرعت نور در جهت شعاعی از مرکز انفجار از آنها دور می شوند. بنابراین، جدایی بارهای مثبت و منفی برای مدتی در فضا اتفاق می افتد.

با توجه به اینکه چگالی هوا در اتمسفر با افزایش ارتفاع کاهش می‌یابد، عدم تقارن در توزیع در ناحیه اطراف محل انفجار ایجاد می‌شود. شارژ الکتریکی(جریان الکترون). عدم تقارن جریان الکترون می تواند به دلیل عدم تقارن خود جریان پرتو گاما به دلیل ضخامت متفاوت پوسته بمب و همچنین وجود میدان مغناطیسی زمین و سایر عوامل ایجاد شود. عدم تقارن بار الکتریکی (جریان الکترون) در محل انفجار در هوا باعث ایجاد یک پالس جریان می شود. انرژی الکترومغناطیسی را مانند عبور از یک آنتن تابشی منتشر می کند.

ناحیه ای که در آن پرتوهای گاما با اتمسفر برهم کنش می کنند، ناحیه منبع EMR نامیده می شود. جو متراکم در نزدیکی سطح زمین، ناحیه توزیع پرتوهای گاما را محدود می کند (میانگین مسیر آزاد صدها متر است). بنابراین، در یک انفجار زمینی، منطقه منبع تنها چند کیلومتر مربع را اشغال می کند و تقریباً با منطقه ای که سایر عوامل مخرب یک انفجار هسته ای در معرض آن قرار می گیرند، منطبق است.

در طی یک انفجار هسته‌ای در ارتفاع بالا، پرتوهای گاما می‌توانند صدها کیلومتر را پیش از برهمکنش با مولکول‌های هوا طی کنند و به دلیل نادر بودن، به اعماق جو نفوذ کنند. بنابراین، اندازه منطقه منبع EMR بزرگ است. بنابراین، با انفجار مهمات در ارتفاع بالا با قدرت 0.5-2 میلیون تن، می توان یک منطقه منبع EMP با قطر حداکثر 1600-3000 کیلومتر و ضخامت حدود 20 کیلومتر ایجاد کرد که مرز پایینی آن. از ارتفاع 18-20 کیلومتری عبور خواهد کرد (شکل 1.4).

برنج. 1.4. گزینه های اصلی برای وضعیت EMP: 1 - وضعیت EMP در منطقه منبع و تشکیل میدان های تشعشعی از انفجارهای زمینی و هوایی. 2 - وضعیت EMP زیرزمینی در فاصله ای از انفجار نزدیک سطح. 3 - وضعیت EMP یک انفجار در ارتفاع بالا.

اندازه بزرگ منطقه منبع در طول یک انفجار در ارتفاع بالا، EMR شدیدی را ایجاد می کند که روی قسمت قابل توجهی از سطح زمین به سمت پایین هدایت می شود. بنابراین، یک منطقه بسیار بزرگ ممکن است خود را در شرایط نفوذ قوی EMP بیابد، جایی که سایر عوامل مخرب انفجار هسته ای عملاً هیچ تأثیری ندارند.

بنابراین، در طول انفجارهای هسته ای در ارتفاع بالا، اشیاء چاپی واقع در خارج از منبع آسیب هسته ای ممکن است به شدت تحت تأثیر EMR قرار گیرند.

پارامترهای اصلی EMR که اثر مخرب را تعیین می کند، ماهیت تغییر در قدرت میدان های الکتریکی و مغناطیسی در طول زمان - شکل پالس و حداکثر قدرت میدان - دامنه پالس است.

EMR یک انفجار هسته ای زمینی در فاصله تا چندین کیلومتر از مرکز انفجار یک سیگنال واحد با لبه اصلی شیب دار و مدت زمان چند ده میلی ثانیه است (شکل 1.5).

برنج. 1.5. تغییر در قدرت میدان پالس الکترومغناطیسی: الف - فاز اولیه; ب - فاز اصلی؛ c مدت زمان شبه نیم سیکل اول است.

انرژی EMR در محدوده فرکانسی وسیعی از ده ها هرتز تا چندین مگاهرتز توزیع می شود. با این حال، بخش با فرکانس بالا از طیف شامل بخش کوچکی از انرژی پالس است. بخش عمده ای از انرژی آن در فرکانس های تا 30 کیلوهرتز رخ می دهد.

دامنه EMR در این منطقه می تواند به مقادیر بسیار زیادی برسد - در هوا، هزاران ولت در متر در هنگام انفجار مهمات کم قدرت و ده ها هزار ولت در هر متر در هنگام انفجار مهمات با قدرت بالا. در خاک، دامنه EMR می تواند به ترتیب به صدها و هزاران ولت بر متر برسد.

از آنجا که دامنه EMP با افزایش فاصله به سرعت کاهش می یابد، EMP از یک انفجار هسته ای مبتنی بر زمین تنها چند کیلومتر از مرکز انفجار را تحت تاثیر قرار می دهد. بر مسافت های طولانیاین فقط یک اثر منفی کوتاه مدت بر عملکرد تجهیزات رادیویی دارد.

برای انفجار هوای کم، پارامترهای EMP اساساً مانند انفجار زمینی باقی می مانند، اما با افزایش ارتفاع انفجار، دامنه پالس در سطح زمین کاهش می یابد.

با یک انفجار هوای کم با قدرت 1 میلیون تن، EMR با قدرت میدانی مخرب در منطقه ای با شعاع تا 32 کیلومتر، 10 میلیون تن - تا 115 کیلومتر گسترش می یابد.

دامنه EMR در انفجارهای زیرزمینی و زیر آب به طور قابل توجهی کمتر از دامنه EMR در انفجارهای جو است، بنابراین اثر مخرب آن در انفجارهای زیرزمینی و زیر آب عملاً آشکار نمی شود.

اثر مخرب EMR ناشی از وقوع ولتاژ و جریان در هادی های واقع در هوا، زمین و تجهیزات سایر اجسام است.

از آنجایی که دامنه EMR به سرعت با افزایش فاصله کاهش می یابد، اثر مخرب آن چندین کیلومتر از مرکز (مرکز) یک انفجار با کالیبر بزرگ فاصله دارد. بنابراین، با یک انفجار زمینی با قدرت 1 Mt، مولفه عمودی میدان الکتریکی EMR در فاصله 4 کیلومتری 3 کیلوولت بر متر، در فاصله 3 کیلومتر - 6 کیلوولت بر متر و در 2 کیلومتر - است. 13 کیلو ولت بر متر

EMR اثر مستقیمی روی انسان ندارد. گیرنده های انرژی EMR - بدنه هایی که جریان الکتریکی را هدایت می کنند: کلیه خطوط ارتباطی بالای سر و زیرزمینی، خطوط کنترل، هشدارها (از آنجایی که دارای قدرت الکتریکی بیش از 2-4 کیلو ولت ولتاژ DC نیستند)، انتقال نیرو، دکل ها و تکیه گاه های فلزی، هوایی و زیرزمینی دستگاه های آنتن، خطوط لوله توربین های بالای زمینی و زیرزمینی، سقف های فلزی و سایر سازه های ساخته شده از فلز. در لحظه انفجار، یک پالس جریان الکتریکی در کسری از ثانیه در آنها ظاهر می شود و اختلاف پتانسیل نسبت به زمین ظاهر می شود. تحت تأثیر این ولتاژها، موارد زیر ممکن است رخ دهد: خرابی عایق کابل، آسیب به عناصر ورودی تجهیزات متصل به آنتن، خطوط هوایی و زیرزمینی (خرابی ترانسفورماتورهای ارتباطی، خرابی برقگیرها، فیوزها، آسیب به دستگاه های نیمه هادی و غیره). و همچنین سوختگی فیوزهای موجود در خطوط برای محافظت از تجهیزات پتانسیل های الکتریکینسبت به زمین، روی صفحه نمایش، هسته های کابل، خطوط تغذیه آنتن و خطوط ارتباطی سیمی می تواند برای افرادی که تجهیزات را سرویس می کنند، خطری ایجاد کند.

EMP بزرگترین خطر را برای تجهیزاتی که به حفاظت ویژه مجهز نیستند، می‌سازد، حتی اگر در سازه‌های به‌ویژه قوی قرار داشته باشند که بتوانند بارهای مکانیکی زیادی را از موج ضربه‌ای انفجار هسته‌ای تحمل کنند. EMR برای چنین تجهیزاتی عامل آسیب‌رسان اصلی است.

خطوط برق و تجهیزات آنها که برای ولتاژ ده ها و صدها کیلووات طراحی شده اند، در برابر اثرات پالس های الکترومغناطیسی مقاوم هستند.

همچنین لازم است که تأثیر همزمان یک پالس تابش گامای آنی و EMR را در نظر بگیریم: تحت تأثیر اولی، رسانایی مواد افزایش می یابد و تحت تأثیر دومی، اضافی جریان های الکتریکی. علاوه بر این، تأثیر همزمان آنها بر تمام سیستم های واقع در منطقه انفجار باید در نظر گرفته شود.

ولتاژهای الکتریکی بالا بر روی کابل ها و خطوط هوایی که در ناحیه پالس های قدرتمند تابش الکترومغناطیسی قرار دارند، تولید می شوند (القا می شوند). ولتاژ القایی می تواند باعث آسیب به مدارهای ورودی تجهیزات در بخش های نسبتاً دور از این خطوط شود.

بسته به ماهیت تأثیر EMR روی خطوط ارتباطی و تجهیزات متصل به آنها، روش های حفاظتی زیر توصیه می شود: استفاده از خطوط ارتباطی متقارن دو سیمه، به خوبی از یکدیگر و از زمین عایق بندی شده اند. محرومیت از استفاده از خطوط ارتباطی خارجی تک سیم؛ محافظ کابل های زیرزمینی با روکش های مس، آلومینیوم، سرب؛ محافظ الکترومغناطیسی واحدها و اجزای تجهیزات؛ استفاده از انواع مختلف دستگاه های ورودی محافظ و تجهیزات حفاظت در برابر صاعقه.

و غیره.). اثر مخرب یک پالس الکترومغناطیسی (EMP) ناشی از وقوع ولتاژها و جریان های القایی در هادی های مختلف است. اثر EMR در درجه اول در رابطه با تجهیزات الکتریکی و رادیویی الکترونیکی خود را نشان می دهد. آسیب پذیرترین آنها خطوط ارتباطی، سیگنالینگ و کنترل هستند. در این صورت ممکن است خرابی عایق، آسیب به ترانسفورماتورها، آسیب به دستگاه های نیمه هادی و ... اتفاق بیفتد، انفجار در ارتفاع بالا می تواند در مناطق بسیار وسیع تداخلی در این خطوط ایجاد کند. محافظت در برابر EMI با محافظت از خطوط منبع تغذیه و تجهیزات به دست می آید.

همچنین ببینید

ادبیات

• V. M. Lobarev، B. V. Zamyshlaev، E. P. Maslin، B. A. Shilobreev.فیزیک یک انفجار هسته ای: اثر یک انفجار. - م.: علم. Fizmatlit., 1997. - T. 2. - 256 p. - شابک 5-02-015125-4
• تیم نویسندگانانفجار هسته ای در فضا، روی زمین و زیر زمین. - نشر نظامی، 1353. - 235 ص. - 12000 نسخه.
• Rickets LW، Bridges JE. مایلتا جی.پالس الکترومغناطیسی و روش های حفاظت / ترجمه. از انگلیسی - اتمیزدات، 1979. - 328 ص.

بنیاد ویکی مدیا 2010.

ببینید "تکانه الکترومغناطیسی" در فرهنگ های دیگر چیست:

پالس الکترومغناطیسی را ببینید. ادوارت. فرهنگ اصطلاحات وزارت شرایط اضطراری، 2010 ... فرهنگ لغت شرایط اضطراری

پالس الکترومغناطیسی- EMI تغییر در سطح تداخل الکترومغناطیسی در یک دوره زمانی متناسب با زمان استقرار فرآیند گذرا در وسایل فنی که این تغییر بر آن تأثیر می گذارد. [GOST 30372-95] موضوعات: الکترومغناطیسی... ...

پالس الکترومغناطیسی- elektromagnetinis impulsas statusas T sritis apsauga nuo naikinimo priemonių apibrėžtis Galingi trumpalaikiai elektromagnetiniai laukai, kurie atsiranda orinių ir aukštybinių branduolinių sprogimų metu; branduolinio sprogimo naikinamasis veiksnys… Apsaugos nuo naikinimo priemonių enciklopedinis žodynas

پالس الکترومغناطیسی- elektromagnetinis impulsas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Trumpalaikis elektromagnetinis laukas. atitikmenys: انگلیسی. صدای تکانه الکترومغناطیسی elektromagnetischer Impuls، m rus. پالس الکترومغناطیسی، m pranc. …… Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

پالس الکترومغناطیسی- elektromagnetinis impulsas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. صدای تکانه الکترومغناطیسی elektromagnetischer Impuls، m rus. پالس الکترومغناطیسی، m pranc. امواج الکترومغناطیسی، f … Fizikos terminų žodynas

پالس الکترومغناطیسی- یک میدان الکترومغناطیسی کوتاه مدت که در حین انفجار یک سلاح هسته ای در نتیجه برهمکنش پرتوهای گاما و نوترون های ساطع شده در طول انفجار هسته ای با اتم های محیط رخ می دهد. عامل مخرب سلاح های هسته ای است؛…… واژه نامه اصطلاحات نظامی

پالس الکترومغناطیسی- 1. تغییر در سطح تداخل الکترومغناطیسی در یک دوره زمانی متناسب با زمان استقرار فرآیند گذرا در وسایل فنی متاثر از این تغییر استفاده شده در سند: GOST 30372 95 سازگاری... ... فرهنگ لغت مخابرات

پالس الکترومغناطیسی (EMP) عامل آسیب‌رسان سلاح‌های هسته‌ای و همچنین سایر منابع EMP است (به عنوان مثال، رعد و برق، سلاح‌های الکترومغناطیسی خاص، اتصال کوتاه در تجهیزات الکتریکی پرقدرت، یا فلاش نزدیک ... .. . ویکیپدیا

یک میدان الکترومغناطیسی کوتاه مدت که در حین انفجار یک سلاح هسته ای در نتیجه برهمکنش پرتوهای گاما و نوترون های ساطع شده در طی یک انفجار هسته ای با اتم های محیط رخ می دهد. طیف فرکانس یک پالس الکترومغناطیسی... ... دیکشنری دریایی

پالس الکترومغناطیسی ناشی از تخلیه الکترواستاتیک- - [Ya.N.Luginsky، M.S.Fezi Zhilinskaya، Yu.S.Kabirov. فرهنگ لغت انگلیسی-روسی مهندسی برق و مهندسی قدرت، مسکو، 1999] مباحث مهندسی برق، مفاهیم اساسی EN پالس الکترومغناطیسی تخلیه الکترواستاتیک ... راهنمای مترجم فنی

کتاب ها

• ، گورویچ ولادیمیر ایگورویچ. تاریخچه توسعه برنامه های هسته ای نظامی در اتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده آمریکا، نقش اطلاعات در ایجاد سلاح های هسته ای در اتحاد جماهیر شوروی، تشخیص یک پالس الکترومغناطیسی در هنگام انفجار هسته ای (EMP)، ...
• پالس الکترومغناطیسی یک انفجار هسته ای در ارتفاع بالا و حفاظت از تجهیزات الکتریکی از آن، گورویچ ولادیمیر ایگورویچ. این در مورد تاریخچه توسعه برنامه های هسته ای نظامی در اتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده آمریکا، نقش اطلاعات در ایجاد سلاح های هسته ای در اتحاد جماهیر شوروی، تشخیص یک پالس الکترومغناطیسی در طی یک انفجار هسته ای (EMP)، ...