轻量化复合材料电子方舱电磁屏蔽解析

为何导电橡胶能用于电磁屏蔽主要原理有二：1.导电橡胶内填充的导电颗粒当填充一定体积份数时，相互接触，形成电子连续状态，当外界电磁场到导电橡胶外部时，强烈的电磁波打到导电颗粒自由电子上，自由电子自由运动，自由电子在运动过程中形成与外界电磁场相反的电磁场，内外电磁场相互抵消，达到削弱电磁干扰波的作用；2.另外一个原理是能量转化，能量守恒定律，电磁波打到自由电子上，自由电子运动过程中，由于导电颗粒是有一定电阻，产生热量，即电磁干扰波——自由电子运动动能——热能，以削弱电磁干扰波。

导电橡胶是否真能导电依据电流、电压和电阻的关系，只有电压降时，总是会存在一定电流流动，只是电流太小，人感觉不到。

导电橡胶的体积电阻相对金属还是很大，依据体积电阻与距离成反比的关系，距离越长，阻值越大。

在医用电极上，导电橡胶已经被广泛应用，此时导电橡胶电极较薄，一般是在1mm以下，电极只是在上下二个面接触，即距离只有1mm，这时导电橡胶是完全通电的。

在日常生活中，我们完全可以剪下一小片的导电橡胶修理像遥控器的电接触头的位置，对于像遥控器的电池电极地方的铁片比较容易被腐蚀，如果换用导电橡胶薄片来代替电极，一不会生锈，二又可防水，三更换也方便，不失为一个好的选择。

而笔者所提的只是用导电炭黑填充的导电橡胶，体积电阻在几百欧姆厘米范围即可用于日常生活。

我们时常考虑一个问题：电磁屏蔽效能与体积电阻一定成正比例吗？即导电性越好，屏蔽效能越高？据外国学者研究发现，削弱干扰波的方法有三种：屏蔽、吸波和滤波。

导电橡胶由于其导电颗粒的作用，电子在运动过程中，可产生与外界相反的磁场，起到屏蔽的作用。

但吸波的原理与屏蔽相似，同样是用到微观粒子。

当填充的导电颗粒达到纳米级别时，不只是达到粒径是nm，更重要的是具有较高的比表面积，空隙率，这样的纳米粒子将具有更好的纳米效应，纳米效应即可有吸波作用。

就是导电颗粒填充的导电橡胶，可起到屏蔽与吸波的作用。

体积电阻可能只是从某一侧面反映屏蔽的大小，但无法衡量吸波能力的大小。

复杂电磁环境及防护复杂电磁环境可以综合定义为：在某一空间内由时域、频域、空域和能量域分布复杂的多种电磁信号叠加，它对电子装备、火工品、燃油和人员等有不同程度的危害。

复杂电磁环境是综合性名词，主要用于顶层策划和宏观分析。

实质上电磁环境都是复杂的、动态的，在技术设计层面都应进行分解和分类，成为可描述的技术参数。

1.1 按电磁能量的来源划分有：（1）自然电磁现象和人为电磁现象（2）我方电子装备辐射和敌方电子装备辐射（3）无意电磁辐射（电磁兼容范畴）和有意电磁辐射（电子对抗范畴）1.2 按电磁场信号特性划分有：（1）随机或无规则波形（2）无调制波形（脉冲，连续正弦波）（3）调制波形（脉冲调制，模拟量调制）在电子装备使用过程中，使用方常常应用“复杂”这个词来形容装备附近的电磁环境，其原因是多方面的。

（1）电磁环境集成的不确定性电子装备在不同空间电磁信号的叠加是不确定的，电磁信号的组合受多种因素限制。

（2）电磁环境测量的不确定性电磁环境测量数据受时间，方向及频谱等因素影响。

测试结果具有统计特性，另外，在特定条件下，电磁干扰信号电平是很低的，例如雷达接收机极限灵敏度-110dBm，天线增益40dB。

其干扰信号用一般干扰测量仪或频谱仪是测不到的。

（3）未来战场上广泛使用电子对抗技术和强电磁脉冲技术，这些技术参数是不可预知的，并且攻防双方都应用可变参数。

为了进行电磁防护，提高电子装备的电磁生存能力，电子装备设计时需要对可能造成电磁干扰的电磁环境进行分类分析。

2.复杂电磁环境的分析2.1 电子对抗（电子战）和电磁环境效应内容的区别电磁环境效应是在能量域研究电磁能量对电子装备、军械等的影响。

主要涉及电子装备（含接收器通道外）对电磁能量敏感程度，并且要求对接收器通道内器件不损坏、不烧毁。

电子对抗是在信息域研究接收器通道内的电子对抗。

主要通过信号处理剔除干扰，当然也应用了信道捷变频，天线旁瓣对消等措施。

电磁环境效应包含了一些电子对抗的内容，但电子对抗有其独特的技术内容，两者有较大区别。

屏蔽效能测试系统1系统介绍SEMS是完全符合医院、工业屏蔽环境及军用电子方舱和屏蔽室屏蔽效能测试需求的自动化测试系统。

本系统可自动﹑高速和精确地测试屏蔽环境电磁场的衰减值。

2 应用范围核磁共振屏蔽环境（磁共振现象）EMI/EMC测试屏蔽和暗室环境民用和军用电磁场保护屏蔽室3系统描述屏蔽效能测试系统由一个发射器和接收器组成，标配有一对小天线，一对用于测试磁场衰减值，测试频率范围：2MHz～128MHz。

另外一对天线用于测试电场衰减值，测试频率范围：60～300MHz。

与现行的屏蔽效能测试系统不同，现行得屏蔽效能测试系统只能测试一些频率点，SEMS系统可以持续测试整个频率范围，同时改进系统测试同步性，TX（发射器）和RX（接收器）通过无线系统连接自动测试，降低了使用误差。

3.1 SEMS天线（电磁场频率范围：10kHz～300MHz）一对Mod.L1磁场环天线，覆盖频率范围2～128MHz（或者10kHz的环天线Mod.L2）。

一对Mod.B1磁场锥形天线，覆盖频率范围60～300MHz（或者1MHz的杆天线Mod.R1）。

3.2标准附件（1）SEMS接收器（2）SEMS发射器（3）2个双锥形天线（60MHz～300MHz）（4）2个环形天线（2MHz～128MHz）（5）2个RS232/无线（6）2个电池充电器（7）2.4GHz有源桥（8）2个天线适配器（9）RS232线缆和RS232-USB适配器（10）用户手册和SEMS电脑软件（USB中）（11）携带包3.3其他附件（1）2个环形天线L2，频率范围：10kHz～4MHz（2）2个杆天线R1，频率范围：1MHz～60MHz,外加10dB衰减器 （3）2个木质三脚架，TR-02-A3.4技术参数SEMS频率范围 10kHz～300MHz分辨率 10HzRF输出（TX） 50ΩN头母头最大输出功率（典型） +30dBRF输入 50ΩN头母头VSWR <1.2衰减器 0～20 dB最大输入功率 110dBuV动态范围 120dBIF带宽3dB带宽 5/150Hz衰减值测量精度 10kHz～30MHz ±1.0dB30MHz～300MHz ±1.0dBI/O接口 RS232/无线蜂鸣器 设置衰减等级符合国际标准 MIL-STD-285，IEEE STD 299 EN 50147-1NSA65-6操作温度 0～40℃电池 不可更换的充电Li-Ion电池（6小时操作时间）天线环形Mod.L1 锥形Mod.B1 频率范围：2～128MHz 直径：30cm频率范围：60～300MHz 宽度：35cm校准设置和测量 可编程软件 可选附件环天线Mod.L2杆天线Mod.R1 木质三角架光纤30m 频率范围：10kHz～4MHz 直径：30cm频率范围：1MHz～60MHz 可调高度重量和尺寸总重量 9.4kg箱子尺寸 52×43×23cm4 与传统测试系统的对比4.1 传统测试系统（1）连接同轴线缆连接发射和接受天线（2）电源供电的电源同时必须还要提供仪器链的信号发生器/频谱分析仪电源（3）动力外部放大器增加信号强度，所以，测量动态的（4）连接到PC机PC机必须能自动测量，测试并存储数据（5）测量操作者必须需要两个操作者进行测试4.2 SEMS系统（1）连接SEMS系统的天线直接连接到TX和RX模块，不需要任何线缆（2）电源SEMS系统的TX和RX模块配有可充电电池，可独立工作6小时。

军用电子方舱的总体设计
沈龙;苏秀臣
【期刊名称】《电信技术研究》
【年(卷),期】1997(000)005
【摘要】本文通过对某重点工程所配用的军用方舱的总体要求分别从方舱的工程
力学分析，电磁兼容与屏蔽技术，缓冲隔振技术，热设计与冷却技术，安全防护技术，环境防护设计，表面伪装技术，可靠性设计，方舱及所配机柜和机箱的标准化，人机工程技术的应用等二个方面技术作了简要的介绍，系统地介绍了军用电子方舱的总体设计的基本要求，对军用电子方舱及其配置的机械结构设计具有一定的借鉴和参考价值。

【总页数】5页(P11-15)
【作者】沈龙;苏秀臣
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】E939
【相关文献】
1.电子通信方舱结构总体设计技术 [J], 冷献春;周淑蓉
2.GJB 6785-2009对军用电子设备方舱屏蔽效能测试的要求 [J], 赵磊
3.对军用电子设备方舱运载方式的探讨 [J], 霍朝贞
4."军用电子方舱机动轮通用规范"的主要内容及其说明 [J], 戚仁欣;张炳元
5.军用电子设备方舱人机工程设计与应用 [J], 张勇波;钟金金
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军用方舱发展趋势军用方舱是装载军事设备和人员并提供所需要的工作条件和环境防护的由夹芯板组装成型的可移动厢体,适于作为武器装备系统、指挥通讯中心、技术支援和后勤保障装备以及各类军事装备和人员的装载体和工作间。

它广泛应用于指挥、控制、侦察、探测、通信、电子对抗、机要、文化宣传、动力电站、检测试验、维修保养、备件储运、抢救、勤务作业、气象、计量、军需、医疗卫生、野营生活等各个领域。

我国从70年代末开始了对方舱的调研工作,80年代初开始研制方舱。

1982年，原电子部国营第4192厂研制出我国第一台骨架式F4方舱，由此之后，我国开始了自行设计、生产方舱的历史。

1989年,原电子部第705厂研制出第一台大板式方舱。

到现在为止,军用方舱的研究和应用已走过了近30年的历程.回顾这段历程,显而易见，现在的方舱技术已更加完善、应用范围更加广泛,并且在地面装备发展建设中起着不可替代的作用。

所以说，军用方舱的发展历程是一个从低级向高级，从小到大不断发展，不断完善的过程.方舱的特点方舱的定义方舱是一种“有一定防护能力的、可运输的箱式工作问,可为人员和装备提供适宜的工作环境，便于实施多种方式载运的独立舱室。

"作为武器装备系统、指挥通信中心、技术保障器材以及各类军事人员的装载体和工作间,被广泛应用于各军兵种。

随着方舱应用范围的不断扩大、技术的不断发展，愈发体现出方舱标准化的重要性，它应该:*具有―定的刚度、强度和使用寿命,能作为独立的工作间使用,并为人员和设备提供适宜的生活和工作环境；＊适用于多种运输方式；*具有快速装卸的功能。

方舱车与厢式车的区别根据以上定义分析，方舱车与厢式车相比主要区别为：“方舱适用于多种运输和具有快速装卸的功能"。

正因为这两种功能,方舱车与厢式车相比,发展空间更大，应用范围更广.方舱与集装箱的区别虽然方舱的尺寸系列源于集装箱尺寸系列，但方舱与集装箱有着本质的区别，主要在于：方舱是以适应人员和设备使用和操作的工作环境为主,而集装箱是以装载货物运输为主,性能不同，应用对象不同。

·71·科 技 纵 横农业开发与装备 2017年第3期着载荷的增加而增大，但并不显著。

2 喷雾机转向轨迹的实验研究本次实验将喷雾机的转向中心到外轮与地面接触点之间的距离作为最小转向半径。

测量的具体方法：将高地隙自走式喷雾机驾驶到一块开阔的场地，沿顺（逆）时针方向将方向盘转动到极限位置，然后驾驶喷雾机以较低的车速匀速行驶，同时稳住方向盘，使方向盘始终在极限位置。

当喷雾机转过一圈时，喷雾机停止转向，将卷尺的一段固定与圆上的任意一点，另一端在圆上移动，测量所得的最大距离即喷雾机最小转向半径的2倍。

实验通过测量喷雾机转向传动机构优化前后的转向轨迹，验证对转向传动机构优化的有效性，实验中顺时针与逆时针分别进行3次，如表5所示为测量的数据，最终结果计算取平均值。

表5 转向传动机构优化前后最小转向半径的测量实验测试方法优化前最小转向半径（m）优化后最小转向半径（m）123123顺时针 3.54 3.59 3.50 2.65 2.62 2.69逆时针 3.623.65 3.592.712.682.74平均值3.582.68从上表的实验测量的结果可以发现，转向传动机构优化前，喷雾机最小转向半径的平均值为3.58m，而通过优化喷雾机转向传动机构后，喷雾机最小转向半径的平均值为2.68m，较优化前减小了约25%。

同时，通过实验也验证了转向传动机构优化后，实际的内外轮转角与理想的内外轮转角基本一致，当车轮偏转至最大转角时，转向传动机构优化前的喷雾机车轮在实验场地会出现明显的侧滑痕迹，转向传动机构优化后的喷雾机车轮在实验场地则基本没有侧滑痕迹，并且明显缩小了最小转向半径。

因此，通过优化设计提高了喷雾机的转向灵活性，同时也减少了轮胎的磨损与侧滑。

3 结论分别在不同的方向盘转速以及不同的负载条件下，首先对转向动力缸进出口的压力和流量进行了实验分析，通过对比分析仿真值与测量值，可以发现两者数值上基本一致，从实验角度，验证了喷雾机转向液压系统设计的合理性与正确性；然后将优化后的喷雾机驾驶到开阔的路面，进行转向轨迹实验，发现优化后喷雾机的转向半径大大减小，前后轮的重合度也很高，而且前后轮转向误差的大小与虚拟样机的仿真结果吻合。