熊兰的讲座脉冲功率技术课件

熊熊兰的的讲座脉冲功率技座脉冲功率技术概概 念念目目 录1发 展展2 技技 术 3应应 用用4其其 他他52024/7/83什么是脉冲功率？什么是脉冲功率？v将储存的能量以电能的形式，用单脉冲或重复将储存的能量以电能的形式，用单脉冲或重复频率的短脉冲方式加到负载上。频率的短脉冲方式加到负载上。v技术指标：技术指标：1 1 概概 念念电电 压：压：103-107V电子能量：电子能量：0.3-15M eV（电子伏）（电子伏）束流大小：束流大小：103-107A脉冲宽度：脉冲宽度：0.1-100ns束流功率：束流功率：0.1-100TW总能量：总能量：1kJ-15MJ2024/7/84常见波形常见波形1 1 概概 念念上升时间：上升时间：电压峰值从电压峰值从10%上升到上升到90%所需要的所需要的时间。时间。下降时间：下降时间：同理。同理。上升时间和下降时间主上升时间和下降时间主要依赖于负载阻抗。要依赖于负载阻抗。脉冲宽度：脉冲宽度：定义不明确，有的定义定义不明确，有的定义为为半高宽半高宽-脉冲最大值的脉冲最大值的50%处的时间宽度，也有处的时间宽度，也有定义为定义为底宽底宽-在幅值的在幅值的90%处的时间宽度。处的时间宽度。电子伏特电子伏特(electron volt)，简称为电子伏，缩写为，简称为电子伏，缩写为 eV，是，是能量能量的单位。的单位。代表一个代表一个电子电子（所带电量为（所带电量为-1.610(-19)库仑库仑）经过）经过1伏特伏特的的电场电场加速加速后所获得的后所获得的动能动能。电子伏与。电子伏与SI制的能量单位制的能量单位焦耳焦耳（J）的换算关系：）的换算关系：1eV=1.610(-19)J例如，一个例如，一个电子电子及一个正子（电子的及一个正子（电子的反粒子反粒子），都具有质量大小为），都具有质量大小为 511 keV，能对撞毁灭以产生，能对撞毁灭以产生 1.022 M eV 的能量。的能量。质子质子，一个标准的，一个标准的重子重子具有质量具有质量 0.938 G eV。核爆核爆中带电粒子的能量范围约在中带电粒子的能量范围约在 0.3 至至 3 M eV，而大气中分子的能量约为，而大气中分子的能量约为 0.03 eV 将粒子的能量从电子伏特转换到开氏温度时，要乘以将粒子的能量从电子伏特转换到开氏温度时，要乘以 11,605。1 1 概概 念念什么是脉冲功率技术？什么是脉冲功率技术？1 1 概概 念念 研究产生各种强电（纳秒级高压）脉冲功率研究产生各种强电（纳秒级高压）脉冲功率输出的发生器系统及其相关技术。输出的发生器系统及其相关技术。由由初始储能初始储能技术（电容器储能、电感器储能、超导储能、技术（电容器储能、电感器储能、超导储能、机械储能、化学储能、核能等）产生所需的初级脉冲波形（毫机械储能、化学储能、核能等）产生所需的初级脉冲波形（毫秒到微秒量级），然后再利用秒到微秒量级），然后再利用脉冲成形和开关脉冲成形和开关技术，在时间尺技术，在时间尺度上通过对能量的脉冲进行度上通过对能量的脉冲进行压缩、整形压缩、整形，实现输出，实现输出脉冲峰值功脉冲峰值功率的放大率的放大，并输出到，并输出到负载负载，为高科技装置和新概念武器提供强，为高科技装置和新概念武器提供强电脉冲功率源。电脉冲功率源。教材及参考书教材及参考书v选用教材 李正赢，脉冲功率技术，水利电力出版社，李正赢，脉冲功率技术，水利电力出版社，1992v主要参考书 1）王莹，高功率脉冲电源，原子能出版社，）王莹，高功率脉冲电源，原子能出版社，1991 2）Pai S.T.,Qi Zhang，Introduction to high power pulse technology，Singapore:World Scientific,1995 3）刘锡三，高功率脉冲技术，国防工业出版社，）刘锡三，高功率脉冲技术，国防工业出版社，2005 4）H.Bluhm著，江伟华、张弛译，脉冲功率系统的原著，江伟华、张弛译，脉冲功率系统的原理与应用，清华大学出版社，理与应用，清华大学出版社，2008 5）韩旻，邹晓兵，张贵新，脉冲功率技术基础，清华大）韩旻，邹晓兵，张贵新，脉冲功率技术基础，清华大学出版社，学出版社，20101938年，美国人年，美国人Kingdon和和Tanis第一次提出用第一次提出用高压脉冲电源放电产生高压脉冲电源放电产生微秒级脉宽的闪光微秒级脉宽的闪光X射线射线；1939年，苏联人制成真空脉冲年，苏联人制成真空脉冲X射线管，并把射线管，并把闪光闪光X射线照相技术用于弹道学和爆轰物理学实射线照相技术用于弹道学和爆轰物理学实验。验。采用采用高压脉冲电容器并联充电、串联放电高压脉冲电容器并联充电、串联放电方方式来获得较高电压脉冲。式来获得较高电压脉冲。第二次世界大战期间，企图用于军事的第二次世界大战期间，企图用于军事的电磁炮电磁炮和其他研究再度兴起，也促进了脉冲功率科学技术和其他研究再度兴起，也促进了脉冲功率科学技术的形成和发展。的形成和发展。2 2 发发 展展2024/7/892 2 发发 展展v1947年，英国人年，英国人A.D.Blumlien以专利的形式，把以专利的形式，把传输线波的折反射原理用于脉冲形成线，在传输线波的折反射原理用于脉冲形成线，在纳纳秒脉冲放电秒脉冲放电方面取得了突破。方面取得了突破。v1962年，英国原子能研究中心的年，英国原子能研究中心的J.C.Martin领导领导的研究小组，将的研究小组，将Marx发生器与发生器与Blumlien的专利的专利结合起来，建造了世界上第一台结合起来，建造了世界上第一台强流相对论电强流相对论电子束加速器子束加速器SOMG（3MV，50kA，30ns），脉），脉冲功率达冲功率达TW（1012W）量级，开创了高功率脉）量级，开创了高功率脉冲技术的新纪元。冲技术的新纪元。之后，大型脉冲功率装置雨后春笋般地在世界之后，大型脉冲功率装置雨后春笋般地在世界各国建立：各国建立：1986年建成年建成PBFA-II装置，其峰值电压为装置，其峰值电压为12MV、电流电流8.4MA、脉宽、脉宽40ns，其二极管束能为，其二极管束能为4.3MJ，脉冲功率脉冲功率1014W，是世界上第一台功率闯过，是世界上第一台功率闯过100TW大关的脉冲功率装置。大关的脉冲功率装置。2 2 发发 展展脉冲功率发展里程碑脉冲功率发展里程碑v1962年，年，英国英国AWRC,J.C.Martin，发展了发展了 Marx+Blumlein，ns量级量级v1967年，年，USA,Sandia，高功率粒子束，高功率粒子束，10MV,100KA,80nsv1972年，年，USA,Hary Diamond 实验室，实验室，AURORA,14MV,1.6MA,120nsv1978 年，年，USA,Sandia，PBFA-I,Fusion,30TV,1MJv1986年年,USA,PBFA-II,12MV,8.4MA,40ns,1014 Wv1985年，俄罗斯，年，俄罗斯，Kalchatov，Fusion，2MV,40MA,90nsv中国，中国，v1979,西南工程物理研究院，西南工程物理研究院，6MV,100KA,80ns，闪光闪光 I 号号v1995，合肥，合肥，30GW,500KA,FUSIONv1980，中国工程物理研究院，星光，中国工程物理研究院，星光1，星光，星光2，神光，神光3v西北核技术所，闪光西北核技术所，闪光2，1MA,1MV,相对论电子束加速器相对论电子束加速器v华中科技大学华中科技大学,哈尔滨工程大学等联合哈尔滨工程大学等联合“神光神光III”美国和俄罗斯目前在脉冲功率技术上处于领先美国和俄罗斯目前在脉冲功率技术上处于领先地位。地位。美国从事脉冲功率技术研究的机构有美国从事脉冲功率技术研究的机构有Sandia国家实验室、国家实验室、LawrenceLivermore国家实验室、国家实验室、Maxwell实验室、实验室、LosAlamos科学实验室、海军武器研究中心、科学实验室、海军武器研究中心、Texas技术大学等。技术大学等。1967年在年在Sandia实验室建成的实验室建成的Hermes2I为当时最大为当时最大的脉冲功率装置的脉冲功率装置;1972年美国陆军的年美国陆军的HaryDiamond实验室建实验室建成了成了Aurora装置装置,这个闻名遐迩的设备由这个闻名遐迩的设备由4台台Marx发生器组发生器组成成,是脉冲功率史上的一个里程碑是脉冲功率史上的一个里程碑;1986年年Sandia实验室又实验室又建成了建成了FBFA2II,是世界上第是世界上第1个闯过个闯过100TW大关的装置。大关的装置。2 2 发发 展展 俄罗斯从事脉冲功率技术研究的机构有库尔恰托夫俄罗斯从事脉冲功率技术研究的机构有库尔恰托夫研究所、新西伯利亚核物理所、托姆斯科大电流电子学研究所、新西伯利亚核物理所、托姆斯科大电流电子学研究所、电物理装备所、列别捷夫所等研究所、电物理装备所、列别捷夫所等,建造了许多大建造了许多大型的型的Marx成形线型联合装置成形线型联合装置,1985 年建成的年建成的 AHrapa25就是其中之一。就是其中之一。日本的脉冲功率技术主要应用于强流粒子束加速器，日本的脉冲功率技术主要应用于强流粒子束加速器，特别重视轻离子的惯性约束聚变。从事脉冲功率技术研特别重视轻离子的惯性约束聚变。从事脉冲功率技术研究的机构有东京大学、熊本大学、大阪大学究的机构有东京大学、熊本大学、大阪大学、长岗技术、长岗技术大学等大学等,较著名的装较著名的装 置有大阪大学的置有大阪大学的Raiden2IV和和1986年长岗技术大学建成年长岗技术大学建成ETIGO 2II。2 2 发发 展展我国脉冲功率技术及其应用的研究是从我国脉冲功率技术及其应用的研究是从20世纪世纪70年代末开始的。中科院等离子体物理研究所、中科院高年代末开始的。中科院等离子体物理研究所、中科院高能物理研究所、中科院电工技术研究所、华中科技大学、能物理研究所、中科院电工技术研究所、华中科技大学、清华大学等单位的研究水平居于国内领先地位。清华大学等单位的研究水平居于国内领先地位。国内已有国内已有20多台的多台的Marx装置在运行，居首者是装置在运行，居首者是1979年西南工程物理研究院建成的年西南工程物理研究院建成的“闪光闪光I号号”装置装置;20世纪世纪90年代以后，国内相继又建成的装置有西北核年代以后，国内相继又建成的装置有西北核技术研究所的技术研究所的“闪光闪光II号号”,中国工程物理研究院和中国工程物理研究院和上海光机所上海光机所“神光神光II号号”，华中科技大学等联合研制的，华中科技大学等联合研制的“神光神光III”。2 2 发发 展展各国典型脉冲功率装置的性能比较各国典型脉冲功率装置的性能比较2 2 发发 展展几次重大突破几次重大突破v首先是首先是Blumlien传输线的应用，建成脉冲功传输线的应用，建成脉冲功率达到率达到TW量级的强流相对论电子束加速器。量级的强流相对论电子束加速器。v第二阶段是以第二阶段是以“水水”代替代替“油油”，发展了低阻，发展了低阻抗强流电子束加速器，脉冲功率达到了数十抗强流电子束加速器，脉冲功率达到了数十TW量级。量级。v第三阶段是激光开关的应用，实现了多台加速第三阶段是激光开关的应用，实现了多台加速器并联运行，脉冲功率达到器并联运行，脉冲功率达到100TW。2024/7/8162 2 发发 展展v第四次突破第四次突破-感应加速腔（脉冲功率技术结合直感应加速腔（脉冲功率技术结合直线加速器），线加速器），v第五次突破口第五次突破口-发展重复频率脉冲技术。发展重复频率脉冲技术。v现在世界上脉冲功率正向着更高功率现在世界上脉冲功率正向着更高功率（5001000TW）、更高电压（）、更高电压（107V）、）、更大电流（更大电流（107A）和高重复频率方向发展。）和高重复频率方向发展。2024/7/817几次重大突破几次重大突破2 2 发发 展展初始能源初始能源中间储能中间储能脉冲压缩脉冲压缩和变换和变换负载负载 ms us ns输出：输出：激光、粒子束、激光、粒子束、等离子体、强等离子体、强磁场、强电场、磁场、强电场、EM 枪、微波枪、微波等等0.1MW10MW1TW高功率脉冲发生器的基本结构高功率脉冲发生器的基本结构3 3 设设 备备Marx发生器发生器脉冲脉冲形成线形成线馈电馈电传输线传输线二极管二极管电子束电子束或离子束或离子束v电能（电容器，电电能（电容器，电感，超导）感，超导）v机械能机械能（电动机，惯性储能）（电动机，惯性储能）v化学能化学能（火药，蓄电池）（火药，蓄电池）v传输线传输线v核能核能3.1 储储 能能3 3 设设 备备火药：火药：220 kJ/g核能：核能：104 MJ/g3.1 储储 能能3 3 设设 备备3.1 储储 能能储能密度储能密度2024/7/8223.1储能储能-电容储能电容储能（多为陶瓷介质电容）（多为陶瓷介质电容）3 3 设设 备备电压形式电压形式在同样的电流下，电感储能密度是电容储能密度的在同样的电流下，电感储能密度是电容储能密度的25倍。倍。但目前技术不够成熟。但目前技术不够成熟。单级冲击电压发生器单级冲击电压发生器3.1储能储能-电容储能电容储能(多台电容器并联；多台电容器并联；Marx发生器发生器)3 3 设设 备备2024/7/8243.1储能储能-电感储能电感储能3 3 设设 备备电流形式电流形式用用电感电感储能产生高压脉冲的方法有储能产生高压脉冲的方法有4种：种：单级电感储能转换放电（包括电阻性转换和电容性转单级电感储能转换放电（包括电阻性转换和电容性转换）；换）；多级电感储能脉冲发生器（分组时序并联、多级多级电感储能脉冲发生器（分组时序并联、多级MEATGRINDER和逐级压缩的电感储能）；和逐级压缩的电感储能）；用电流过零方法产生连续脉冲（电桥抵消脉冲、反向用电流过零方法产生连续脉冲（电桥抵消脉冲、反向抵消脉冲和串联抵消脉冲）；抵消脉冲和串联抵消脉冲）；用铁磁元件变换脉冲（铁氧体传输线和非线性电感磁用铁磁元件变换脉冲（铁氧体传输线和非线性电感磁压缩）等。压缩）等。3.2 脉冲发生装置脉冲发生装置图（图（a）装置）装置图（图（b）等效电路）等效电路武汉大学研制的中国首台武汉大学研制的中国首台400kV 电感储能型闪光电感储能型闪光X 射线机射线机惯性储能是依靠惯性储能是依靠物体运动物体运动来储存能量的方法。来储存能量的方法。储存在旋转机械和飞轮中的动能是储存在旋转机械和飞轮中的动能是旋转机械能旋转机械能，不仅，不仅储能密度高，而且提取方便。储能密度高，而且提取方便。一般使用较小功率的拖动机构，以相对长的时间把一一般使用较小功率的拖动机构，以相对长的时间把一定质量的转子或飞轮慢慢地加速使其转动起来，储存足够定质量的转子或飞轮慢慢地加速使其转动起来，储存足够的动能，然后的动能，然后利用转动惯性脉冲地驱动合适的发电设备利用转动惯性脉冲地驱动合适的发电设备，把机械能转变成电磁能把机械能转变成电磁能-法拉第电磁感应定律。法拉第电磁感应定律。3.1储能储能-惯性储能惯性储能3 3 设设 备备优势：优势：储能密度高，结构紧凑，体积小，成本低，可移动。储能密度高，结构紧凑，体积小，成本低，可移动。应用：应用：近代同步加速器，托卡马克聚变装置，等离子体近代同步加速器，托卡马克聚变装置，等离子体箍缩，大型风洞装置，大截面金属对头焊接，加热钢坯，箍缩，大型风洞装置，大截面金属对头焊接，加热钢坯，泵浦大功率激光，作重复发射的粒子束武器的电源和电磁泵浦大功率激光，作重复发射的粒子束武器的电源和电磁发射器的电源，烧结金属粉末，电磁喷涂，模拟地震脉冲，发射器的电源，烧结金属粉末，电磁喷涂，模拟地震脉冲，脉冲金属成型等。脉冲金属成型等。3.1储能储能-惯性储能惯性储能3 3 设设 备备常用惯性储能常用惯性储能v直流直流换向直流脉冲发电机换向直流脉冲发电机单极脉冲发电机单极脉冲发电机v交流交流同步发电机同步发电机补偿脉冲发电机补偿脉冲发电机3.1储能储能-惯性储能惯性储能类型类型能量密能量密度度kJ/kg功率密功率密度度kW/kg典型典型脉宽脉宽s典型电典型电压压V短路电短路电流流kA储能储能时间时间s体比能体比能密度密度MJ/m3直流直流发电机发电机0.320.311800110020单极单极发电机发电机8.5700.1-0.51002000415150同步同步发电机发电机1.30.77169006300030补偿交流补偿交流发电机发电机3.825010-4-10-3600071254100惯性储能机械的典型分类和性能3.1储能储能-惯性储能惯性储能作为初级高压脉冲电源，通常由作为初级高压脉冲电源，通常由电容器电容器构成以构成以下各种发生器：下各种发生器：蓄电池蓄电池-电容器联合脉冲电源；电容器联合脉冲电源；电容器并联或串联，多半构成冲击电流发生器；电容器并联或串联，多半构成冲击电流发生器；经典经典Marx发生器（冲击电压发生器），电容并联发生器（冲击电压发生器），电容并联充电后串联放电输出高电压脉冲；充电后串联放电输出高电压脉冲；高效能高效能Marx发生器；发生器；电感隔离型电感隔离型Marx发生器（包括全电感隔离型和电发生器（包括全电感隔离型和电阻阻-电感并联隔离型）；电感并联隔离型）；L-C倍压器（反向叠加型和振荡级联型）。倍压器（反向叠加型和振荡级联型）。3.2 脉冲发生装置脉冲发生装置单级冲击电压发生器单级冲击电压发生器3.2 脉冲发生装置脉冲发生装置经典经典Marx发生器发生器3.2 脉冲发生装置脉冲发生装置 多级发生器工作原理多级发生器工作原理(电容器并联充电、串联放电电容器并联充电、串联放电)试品得试品得到多大到多大电压？电压？3.2 脉冲发生装置脉冲发生装置全电感隔离型全电感隔离型Marx发生器发生器v电容器电容器v火花开关火花开关v电阻电阻v连接导体连接导体v触发方式触发方式v变压器油变压器油v绝缘绝缘3.2 脉冲发生装置脉冲发生装置Marx发生器的零部件发生器的零部件3.2 脉冲发生装置脉冲发生装置v电容器电容器 合成油浸渍合成油浸渍聚丙烯薄膜绝缘型电容器，具有较好的耐聚丙烯薄膜绝缘型电容器，具有较好的耐冲击电流性能，其储能密度达冲击电流性能，其储能密度达0.15J/cm3，单只电容器，单只电容器（KJ量级）的总电感可低达量级）的总电感可低达10-30nH。“自愈式自愈式”电容器，采用镀有金属薄膜（电容器，采用镀有金属薄膜（0.1um量级）量级）的有机薄膜或电容器纸在超净条件下紧密卷绕制成，的有机薄膜或电容器纸在超净条件下紧密卷绕制成，无需无需油浸油浸，储能密度达到，储能密度达到1J/cm3量级。量级。Marx发生器的零部件发生器的零部件3.2 脉冲发生装置脉冲发生装置火花开关火花开关两电极开关：简单的气体火花开关是一种两电极放电部件，两电极开关：简单的气体火花开关是一种两电极放电部件，利用绝缘容器在电极之间充压缩气体（空气、氮气、六利用绝缘容器在电极之间充压缩气体（空气、氮气、六氟化硫等）以提高工作电压，甚至直接暴露于大气中，氟化硫等）以提高工作电压，甚至直接暴露于大气中，开关先承受一定的高电压而呈现绝缘（高阻抗）状态，开关先承受一定的高电压而呈现绝缘（高阻抗）状态，然后气体击穿形成等离子体传导通道而接通电路。然后气体击穿形成等离子体传导通道而接通电路。三电极开关：在两电极开关的基础上，增加触发极，可以三电极开关：在两电极开关的基础上，增加触发极，可以接收指令触发击穿，获得较好的同步或关联工作性能。接收指令触发击穿，获得较好的同步或关联工作性能。Marx发生器的零部件发生器的零部件3.2 脉冲发生装置脉冲发生装置Marx发生器的零部件发生器的零部件3.2 脉冲发生装置脉冲发生装置火花开关火花开关 气体火花开关还可以利用激光、气体火花开关还可以利用激光、X光、电子束等进行触发，光、电子束等进行触发，Marx发生器的气体火花开关通常都是电触发的。发生器的气体火花开关通常都是电触发的。气体火花开关可以说是气体火花开关可以说是Marx发生器中最为关键的部件。基本要发生器中最为关键的部件。基本要求是电感小、性能稳定、寿命长。求是电感小、性能稳定、寿命长。性能稳定分静态稳定和动态稳定。性能稳定分静态稳定和动态稳定。静态性能稳定是指开关在耐受直流高压期间不易发生自放电，静态性能稳定是指开关在耐受直流高压期间不易发生自放电，并且击穿特性（击穿电压和工作气体压强及间隙长度的关系）不易随并且击穿特性（击穿电压和工作气体压强及间隙长度的关系）不易随放电次数的增加而发生明显变化。放电次数的增加而发生明显变化。动态性能稳定指开关在触发脉冲或瞬态过电压（高于直流击穿动态性能稳定指开关在触发脉冲或瞬态过电压（高于直流击穿电压的瞬态）作用下击穿时具有足够小的击穿延迟时间分散性。电压的瞬态）作用下击穿时具有足够小的击穿延迟时间分散性。Marx发生器的零部件发生器的零部件电阻器电阻器 水电阻水电阻：功率容量大，阻值范围：功率容量大，阻值范围大，柔韧性好，适应性强。大，柔韧性好，适应性强。缺点：液体包容部件的塑料软管缺点：液体包容部件的塑料软管容易老化，受气温影响较大，安装容易老化，受气温影响较大，安装使用过程中易残存和析出气体等。使用过程中易残存和析出气体等。在功率不大的情况下，总储能在功率不大的情况下，总储能很小，开关数量很少时，可以使用很小，开关数量很少时，可以使用绕线式电阻器。绕线式电阻器。Marx发生器的零部件发生器的零部件电阻器电阻器v充电电阻，接地电阻，触发电阻充电电阻，接地电阻，触发电阻 选取电阻器除了要考虑功率问题以外，还选取电阻器除了要考虑功率问题以外，还要保证其与相应电容器的时间常数要远远大于要保证其与相应电容器的时间常数要远远大于发生器对其负载的放电时间。发生器对其负载的放电时间。触发电阻除要考虑自身功率和相应电容器触发电阻除要考虑自身功率和相应电容器常数外，还要限制触发电流以保护触发器。常数外，还要限制触发电流以保护触发器。脉冲发电机利用脉冲发电机利用机械能机械能转换电脉冲的发电装置，多半转换电脉冲的发电装置，多半是先用透平机或电动机把大质量飞轮驱动起来，旋转到高是先用透平机或电动机把大质量飞轮驱动起来，旋转到高速度，使飞轮惯性地储存动能。然后，突然转接到脉冲发速度，使飞轮惯性地储存动能。然后，突然转接到脉冲发电机的转子轴上，产生电脉冲输出，飞轮因释能而被减速电机的转子轴上，产生电脉冲输出，飞轮因释能而被减速或停转。或停转。其中，补偿式脉冲交流（其中，补偿式脉冲交流（CPA）发电机是利用电磁）发电机是利用电磁感应和磁通压缩两种原理，实现对旋转线圈电感补偿，把感应和磁通压缩两种原理，实现对旋转线圈电感补偿，把惯性储能、机电能量转换和脉冲成形三者融为一体，能直惯性储能、机电能量转换和脉冲成形三者融为一体，能直接以几百赫兹的频率输出几千伏、几百千安的电脉冲，性接以几百赫兹的频率输出几千伏、几百千安的电脉冲，性能较优秀。能较优秀。3.2 脉冲发生装置脉冲发生装置美国研发的脉冲交流发电机美国研发的脉冲交流发电机产生短时高电产生短时高电压、大压、大电流电流或或大功率脉冲的大功率脉冲的发电机。发电机。包括包括冲击电压冲击电压发生器、冲击发生器、冲击电流发生器和电流发生器和高功率脉冲发高功率脉冲发生器生器。由于由于化学燃料化学燃料，尤其是含能材料，具有很高的储，尤其是含能材料，具有很高的储能密度（例如高能炸药为能密度（例如高能炸药为46MJ/kg），又能快速脉），又能快速脉冲地释放和转换成电脉冲，所以现代脉冲功率技术常冲地释放和转换成电脉冲，所以现代脉冲功率技术常采用化学能的脉冲发电装置，例如高储能密度的电化采用化学能的脉冲发电装置，例如高储能密度的电化学电源（含太阳能光伏电池对蓄电池充电）。学电源（含太阳能光伏电池对蓄电池充电）。3.2 脉冲发生装置脉冲发生装置3.3 脉冲成形系统脉冲成形系统v电容器（脉冲陡化）电容器（脉冲陡化）v电感（磁压缩开关）电感（磁压缩开关）v变压器（升压，脉冲变换）变压器（升压，脉冲变换）v传输线传输线(或者脉冲形成线，分为平行板或者同轴线或者脉冲形成线，分为平行板或者同轴线)vPFN（Pulse Forming Network）脉冲成形网络脉冲成形网络v开关开关n闭合开关，断路开关闭合开关，断路开关n气体开关，固体开关，等离子体开关，机械开关气体开关，固体开关，等离子体开关，机械开关n单次放电，重复脉冲单次放电，重复脉冲n自击穿，外击穿自击穿，外击穿3 3 设设 备备3.3 3.3 脉冲成形系统脉冲成形系统通过能量或时间压缩方法，对储能或发生系统输出通过能量或时间压缩方法，对储能或发生系统输出的功率脉冲进行整形和变窄，以达到需要的脉冲功率的功率脉冲进行整形和变窄，以达到需要的脉冲功率值和脉冲形状以及脉宽的要求。值和脉冲形状以及脉宽的要求。分分类：类：脉冲传输脉冲传输-成形线及其倍压器成形线及其倍压器脉冲功率变压器脉冲功率变压器大功率开关技术大功率开关技术脉冲传输脉冲传输-成形线及其倍压器成形线及其倍压器一种串级脉冲变压器一种串级脉冲变压器3.3 3.3 脉冲成形系统脉冲成形系统开关元件的参数和特性对脉冲的上升时间、幅值等产开关元件的参数和特性对脉冲的上升时间、幅值等产生最直接、最敏感的影响生最直接、最敏感的影响,因此开关元件在脉冲功率系统因此开关元件在脉冲功率系统中占有特殊的地位。另外，开关元件在高电压、强电流条中占有特殊的地位。另外，开关元件在高电压、强电流条件下工作件下工作,环境十分恶劣。因此，开关元件的击穿现象和环境十分恶劣。因此，开关元件的击穿现象和开关电极上的放电物理过程均十分复杂。开关电极上的放电物理过程均十分复杂。要解决好这些问题，需研究开关击穿过程、电极损要解决好这些问题，需研究开关击穿过程、电极损耗过程及开关电压的恢复过程等物理现象耗过程及开关电压的恢复过程等物理现象,而所有研究工而所有研究工作的基础是等离子物理、材料学、流体动力学等方面的知作的基础是等离子物理、材料学、流体动力学等方面的知识。识。3.3 3.3 脉冲成形系统脉冲成形系统几种常见开关的主要参数比较几种常见开关的主要参数比较3.3 3.3 脉冲成形系统脉冲成形系统真空二极管：是高电压、低电感的传输线负载真空二极管：是高电压、低电感的传输线负载3.4 3.4 二极管二极管必须考虑脉冲传输必须考虑脉冲传输-成形线与二极管之间的匹配问题成形线与二极管之间的匹配问题 在外加强电场作用下，金属晶须爆炸形成阴极等离子在外加强电场作用下，金属晶须爆炸形成阴极等离子体，并且高密度强电子束经阴极等离子体发射而产生。体，并且高密度强电子束经阴极等离子体发射而产生。两种形式的电子流：两种形式的电子流：1）基本上平行于电力线的电子流；）基本上平行于电力线的电子流；2）聚焦流或箍缩流（由于强流束的自身磁场作用），）聚焦流或箍缩流（由于强流束的自身磁场作用），几乎平行于电力线。几乎平行于电力线。辐照二极管：提供强射线辐射源，模拟核爆效应。3.4 3.4 二极管二极管应用实例应用实例聚焦（箍缩）二极管：在小面积上（焦斑）产生高照射量。等离子体辐射源二极管：模拟核爆效应的射线效应离子二极管：惯性约束聚变。利用自磁场和阳极的曲率效应进行联合聚焦，离子汇聚到中心靶区。微波二极管：用于高功率微波和自由电子激光，产生空心薄层环形电子束，顺着外磁场的磁力线，由二极管进入真空漂移管。低阻抗电子束二极管：利用强流电子束在漂移区打靶产生韧致辐射。感应直线加速二极管：天鹅绒布做的冷阴极反射体，发射理论：1）爆炸等离子体发射；2）基于真空-绝缘体-金属电极三结界点的预击穿电子发射。3.5 脉冲功率特点脉冲功率特点q慢充电储能，快放电；慢充电储能，快放电；q在许多情况下，脉冲的幅值更高；在许多情况下，脉冲的幅值更高；q输出脉冲功率大；输出脉冲功率大；q脉冲上升时间更短，脉宽更小；脉冲上升时间更短，脉宽更小；q在许多情况下，需要输出重复脉冲；在许多情况下，需要输出重复脉冲；q回路元件多，加工工艺要求高，总体结构复杂回路元件多，加工工艺要求高，总体结构复杂q负载多样性，复杂性负载多样性，复杂性3 3 设设 备备u冲击电压测量系统的特点冲击电压测量系统的特点 瞬变响应特性好瞬变响应特性好u不确定度：不确定度：幅值幅值 3%3%时间时间10%10%u测量方法测量方法 球隙测量、分压器球隙测量、分压器+示波器示波器(峰值表峰值表)3.6 脉冲检测方法脉冲检测方法3 3 设设 备备 球隙测量球隙测量50%50%放电电压放电电压球隙放电电压表球隙放电电压表 正极性冲击放电表正极性冲击放电表保护电阻保护电阻 R500R500，L 30HL 30H3.6 脉冲检测方法脉冲检测方法3 3 设设 备备三组件系统三组件系统二组件系统二组件系统理想分压比理想分压比各部件误差各部件误差分压器分压器+示波器示波器(峰值表峰值表)3.6 脉冲检测方法脉冲检测方法3 3 设设 备备电阻分压器电阻分压器阻值低，分布电容影响测量误阻值低，分布电容影响测量误差，差，吸收功率大，测量电压低吸收功率大，测量电压低电容分压器电容分压器有幅值误差，无波形误差有幅值误差，无波形误差3.6 脉冲检测方法脉冲检测方法3 3 设设 备备电容分压器电容分压器3.6 脉冲检测方法脉冲检测方法3 3 设设 备备脉冲功率技术是当前国际上很活跃的前沿高科脉冲功率技术是当前国际上很活跃的前沿高科技之一，关键是高压纳秒脉冲技术、高功率离子束技之一，关键是高压纳秒脉冲技术、高功率离子束的产生和应用技术。的产生和应用技术。l产生强流粒子束，包括电子束、离子束和中子源。产生强流粒子束，包括电子束、离子束和中子源。l产生强脉冲电磁幅射，包括射线（或伽马射线）、高产生强脉冲电磁幅射，包括射线（或伽马射线）、高功率微波（功率微波（HPM）、超宽带辐射（）、超宽带辐射（UWB）、电磁脉冲）、电磁脉冲（EMP）、相干光源（从红外到紫外）等。）、相干光源（从红外到紫外）等。l产生强电脉冲效应，包括强磁场、强电场、电磁炮、内产生强电脉冲效应，包括强磁场、强电场、电磁炮、内爆等离子体、等离子体焦点、脉冲电晕放电（非热等离子爆等离子体、等离子体焦点、脉冲电晕放电（非热等离子体）和声击波等。体）和声击波等。4 4 应应 用用脉冲功率脉冲功率装置装置粒子束粒子束电磁辐射电磁辐射强电脉冲强电脉冲电子束电子束离子束离子束中子源中子源X射线射线/伽马射线伽马射线激光器激光器、电磁脉冲（）电磁脉冲（）强磁场强磁场/强电场强电场电磁炮电磁炮Z箍缩箍缩脉冲电晕脉冲电晕（非热等离子体）（非热等离子体）声击波声击波4 4 应应 用用粒子束粒子束核爆模拟器核爆模拟器高能闪光高能闪光X射线照相射线照相惯性约束聚变惯性约束聚变4 4 应应 用用电磁脉冲电磁脉冲高功率微波高功率微波高功率激光器的激励高功率激光器的激励强脉冲中子源强脉冲中子源内爆等离子体内爆等离子体领领 域：域：u 工业领域工业领域u 军事、国防军事、国防 u 科学技术研究科学技术研究4 4 应应 用用工业应用工业应用vPlasma physics 等离子体物理等离子体物理vPulsed x-ray 脉冲脉冲X射线射线vFlue gas cleanup 烟气清理（除烟尘）烟气清理（除烟尘）vWater and organics treatment 水处理、有机物处理水处理、有机物处理vMetal forming 金属加工成型金属加工成型vDischarging in water for kidney stone removal 水中放电排肾结石水中放电排肾结石vFood disinfection 食品消毒灭菌食品消毒灭菌vMaterial process 材料加工处理材料加工处理4 4 应应 用用军事、国防应用军事、国防应用vHigh power Laser for fusion 高功率激光高功率激光vHigh power microwave 高功率微波高功率微波vHigh power Laser Weapon 高功率激光武器高功率激光武器vHigh Power beams 高功率光束高功率光束vElectromagnetic LaunchersnRail Gun 轨道枪轨道枪nCoil gun 线圈枪线圈枪nElectrothermal Chemical Gun 电热化学枪电热化学枪4 4 应应 用用科学研究科学研究vHigh magnetic field 强磁场强磁场vInertial confinement fusion(ICF)惯性约束聚变惯性约束聚变 vSynchrotron radiation 同步加速器辐射同步加速器辐射 vHigh velocity launch and collision 高速度发射和碰撞高速度发射和碰撞4 4 应应 用用4 4 应应 用用-工业生产工业生产v核聚变电站核聚变电站v强流脉冲离子束辐照强流脉冲离子束辐照-涡轮叶片表面的清洗加涡轮叶片表面的清洗加工；工；YSZ热障涂层表面改性；钛合金表面改性热障涂层表面改性；钛合金表面改性的机理研究；高温金属材料；表面再制造技术的机理研究；高温金属材料；表面再制造技术原理与应用原理与应用v水处理水处理-灭菌消毒灭菌消毒脉冲电晕放电脉冲电晕放电减排减排SO2和和NOx有机物处理有机物处理-废弃有毒物废弃有毒物v脉冲或者静电除尘脉冲或者静电除尘核聚变的能量核聚变的能量是通过两个原子合并为一个原子而产生的。是通过两个原子合并为一个原子而产生的。在核聚变反应堆中，氢原子发生聚变，进而形成氦原子、中子，并在核聚变反应堆中，氢原子发生聚变，进而形成氦原子、中子，并释放巨大的能量。氢弹和太阳的能量就是靠这种反应提供的。与核释放巨大的能量。氢弹和太阳的能量就是靠这种反应提供的。与核裂变相比，核聚变所产生的能量更加清洁、安全、高效，其能量来裂变相比，核聚变所产生的能量更加清洁、安全、高效，其能量来源也更为丰富。核聚变反应大多数都涉及氢的同位素氘和氚。源也更为丰富。核聚变反应大多数都涉及氢的同位素氘和氚。核聚变电站核聚变电站 4 4 应应 用用-工业生产工业生产核聚变电站核聚变电站 4 4 应应 用用-工业生产工业生产4 4 应应 用用-工业生产工业生产核聚变电站核聚变电站 核聚变点火过程核聚变点火过程 water disinfection 等离子体进行水的消毒灭菌等离子体进行水的消毒灭菌4 4 应应 用用脉冲电晕放电脉冲电晕放电减排减排SO2和和NOx 脉冲电晕放电方法脉冲电晕放电方法用于用于从各种气流中去除从各种气流中去除SO2和和NOx。4 4 应应 用用-工业生产工业生产 电晕放电电晕放电的形成机制因尖端电极的极性不同而区的形成机制因尖端电极的极性不同而区分分为正极性和负极性电晕放电。为正极性和负极性电晕放电。负极性电晕负极性电晕放电放电：当电子引起碰撞电离后，电子被当电子引起碰撞电离后，电子被驱往远离尖端电极的空间，并形成驱往远离尖端电极的空间，并形成负离子负离子，在靠近电极表，在靠近电极表面则聚集起正离子。电场继续加强时，正离子被吸进电极，面则聚集起正离子。电场继续加强时，正离子被吸进电极，此时出现一脉冲电晕电流，负离子则扩散到间隙空间。若此时出现一脉冲电晕电流，负离子则扩散到间隙空间。若电压继续升高，电晕电流的脉冲频率增加、幅值增大，转电压继续升高，电晕电流的脉冲频率增加、幅值增大，转变为负辉光放电。电压再升高，出现负流注放电，因其形变为负辉光放电。电压再升高，出现负流注放电，因其形状又称羽状放电或称刷状放电。当负流注放电得以继续发状又称羽状放电或称刷状放电。当负流注放电得以继续发展到对面电极时，即导致火花放电，使整个间隙击穿。展到对面电极时，即导致火花放电，使整个间隙击穿。正极性电晕正极性电晕放电放电：在尖端电极附近分布着在尖端电极附近分布着正离子正离子，但，但不断被斥向间隙空间，而电子则被吸进电极，同样形成重不断被斥向间隙空间，而电子则被吸进电极，同样形成重复脉冲式电晕电流。电压继续升高时，出现流注放电，并复脉冲式电晕电流。电压继续升高时，出现流注放电，并可导致间隙击穿。可导致间隙击穿。脉冲电晕放电脉冲电晕放电减排减排SO2和和NOx正电晕放电去除废气原理正电晕放电去除废气原理 正电晕脉冲放电是由施加在非均匀的电极正电晕脉冲放电是由施加在非均匀的电极几何体上的几何体上的快速上升窄正高压脉冲快速上升窄正高压脉冲产生的。电产生的。电晕放电产生的电子能量大小在晕放电产生的电子能量大小在5-10eV。自由。自由电子在漂移的时候与中性的气体分子电子在漂移的时候与中性的气体分子碰撞碰撞失去失去能量能量并发并发生生化学反应化学反应，形成化学活性的物质，形成化学活性的物质，最终去除气体污染物。最终去除气体污染物。静电除尘静电除尘 主电路主要由交流电抗器、三相整流桥、滤波电容、主电路主要由交流电抗器、三相整流桥、滤波电容、IGBTIGBT全桥逆全桥逆变电路、高频升压变压器、高压整流硅堆组成。变电路、高频升压变压器、高压整流硅堆组成。高频升压变压器：高频升压变压器：80kV，1200 mA 电除尘器是利用高压电场使含尘粒荷电电除尘器是利用高压电场使含尘粒荷电，用静电力使粒子与气流分离的，用静电力使粒子与气流分离的除尘设备。由于粒子在高压电场中受到静电力较大，亚微米颗粒也能有效脱除，除尘设备。由于粒子在高压电场中受到静电力较大，亚微米颗粒也能有效脱除，除尘效率高。除尘效率高。u1具体的电源输出参数和电场强度4 4 应应 用用-工业生产工业生产电磁脉冲武器电磁脉冲武器核电磁脉核电磁脉冲弹冲弹一种以增强电磁脉冲效应为主要一种以增强电磁脉冲效应为主要特征的新型特征的新型核武器核武器。非核电磁非核电磁脉冲弹脉冲弹是利用炸药爆炸压缩磁通量的方是利用炸药爆炸压缩磁通量的方法产生高功率电磁脉冲的电磁脉法产生高功率电磁脉冲的电磁脉冲武器，目前已有国家装备了这冲武器，目前已有国家装备了这种武器。种武器。4 4 应应 用用-军事、武器军事、武器电磁脉冲武器电磁脉冲武器电磁脉冲武器电磁脉冲武器：利用能量转换产生强电子束流，激励高功率微波利用能量转换产生强电子束流，激励高功率微波利用能量转换产生强电子束流，激励高功率微波利用能量转换产生强电子束流，激励高功率微波源产生极高脉冲功率辐射电磁能的一种武器。源产生极高脉冲功率辐射电磁能的一种武器。源产生极高脉冲功率辐射电磁能的一种武器。源产生极高脉冲功率辐射电磁能的一种武器。电磁脉冲武器分为电磁脉冲武器分为电磁脉冲武器分为电磁脉冲武器分为核电磁脉冲武器和非核电磁脉核电磁脉冲武器和非核电磁脉核电磁脉冲武器和非核电磁脉核电磁脉冲武器和非核电磁脉冲武器冲武器冲武器冲武器。核电磁脉冲武器：核电磁脉冲武器：一种利用核爆炸产生的高强度电磁脉冲，对目标一种利用核爆炸产生的高强度电磁脉冲，对目标-电电子线路和元器件实施破坏的电磁脉冲武器。这是一种以增子线路和元器件实施破坏的电磁脉冲武器。这是一种以增强电磁脉冲效应为主要特征的新型核武器。核爆炸时，除强电磁脉冲效应为主要特征的新型核武器。核爆炸时，除产生产生冲击波、光热辐射、放射性污染冲击波、光热辐射、放射性污染之外，还有第四种效之外，还有第四种效应应电磁脉冲效应电磁脉冲效应。当这种电磁脉冲通过天线或天线。当这种电磁脉冲通过天线或天线等效体进入毫无防备的电子设备，会在一瞬间造成雷达迷等效体进入毫无防备的电子设备，会在一瞬间造成雷达迷盲、通信中断、计算机失控，使指挥控制系统的电子部件盲、通信中断、计算机失控，使指挥控制系统的电子部件遭到极大破坏。遭到极大破坏。4 4 应应 用用-军事、武器军事、武器核电磁脉冲武器核电磁脉冲武器诞生于氢弹实验诞生于氢弹实验v1961年年10月月30日，苏联在日，苏联在新地岛上空试爆史上最大新地岛上空试爆史上最大的万吨级氢弹时，的万吨级氢弹时，就曾致使方圆数千公里内就曾致使方圆数千公里内的通讯线路及雷达系统全的通讯线路及雷达系统全数数“罢工罢工”。v 1963年年7月月9日，美日，美 国国在太平洋的约翰斯顿岛上在太平洋的约翰斯顿岛上空空40km处进行空爆核试处进行空爆核试验后，距约翰斯顿岛验后，距约翰斯顿岛1400km之遥的檀香山却之遥的檀香山却陷入一片混乱陷入一片混乱。防盗报警器响个不停，防盗报警器响个不停，街灯熄灭，动力设备上的街灯熄灭，动力设备上的继电器一个个被烧毁继电器一个个被烧毁核爆电磁脉冲武器：核爆电磁脉冲武器：主要是指主要是指采用高空核爆的核武器采用高空核爆的核武器。即使是一颗普通的氢弹，如果。即使是一颗普通的氢弹，如果采用高空爆炸的方式，以电磁脉冲形式释放的能量在此次爆炸能量中采用高空爆炸的方式，以电磁脉冲形式释放的能量在此次爆炸能量中占的份额也将比大气层内的核爆炸提高几个数量级。特别重要的是，占的份额也将比大气层内的核爆炸提高几个数量级。特别重要的是，在大气层外的高空爆炸时，由于没有空气，就不能产生冲击波，也不在大气层外的高空爆炸时，由于没有空气，就不能产生冲击波，也不能生成热辐射，而放射性尘屑又随距离平方而减弱，能生成热辐射，而放射性尘屑又随距离平方而减弱，电磁脉冲几乎成电磁脉冲几乎成了唯一的核爆炸效应了唯一的核爆炸效应。后果是破坏电子设备，比如敌方的通信设备、。后果是破坏电子设备，比如敌方的通信设备、计算机、指挥系统电力网等，但毫不伤害人。研制一种使电磁脉冲效计算机、指挥系统电力网等，但毫不伤害人。研制一种使电磁脉冲效应大大增强的、新型的核武器是十分自然而且必要的。应大大增强的、新型的核武器是十分自然而且必要的。低空核爆炸：电磁脉冲效应非主要破坏效应。：电磁脉冲效应非主要破坏效应。高空核爆炸：电磁脉冲效应为主要破坏效应。：电磁脉冲效应为主要破坏效应。关于高空和低空的划分关于高空和低空的划分:20公里公里-稠密的大气层稠密的大气层 20-40公里公里-稀薄的大气层稀薄的大气层 40公里公里-基本没有空气基本没有空气 20公里以下的爆炸定义为低空爆炸公里以下的爆炸定义为低空爆炸 40公里以上的爆炸定义为高空爆炸（大气层外的爆炸）公里以上的爆炸定义为高空爆炸（大气层外的爆炸）核爆电磁脉冲武器核爆电磁脉冲武器100km30km大气层大气层伽马射线伽马射线康普顿效应康普顿效应*自由电子自由电子*NEMPNEMP伽马射线伽马射线Earthfield高空核磁暴高空核磁暴3000km4 4 应应 用用-军事、武器军事、武器美国鹰派智库传统基金会美国鹰派智库传统基金会2013年年3月月30日发布警告：日发布警告：“核爆产生的电磁脉冲将会核爆产生的电磁脉冲将会带来大范围的破坏，摧毁美国的经济，秒杀死上百万美国人。带来大范围的破坏，摧毁美国的经济，秒杀死上百万美国人。”“核核电磁脉冲（磁脉冲（NEMP）特性）特性 u幅幅度度大大。核核电电磁磁脉脉冲冲的的电电场场强强度度在在几几公公里里范范围围内内可可达达1 11010万万V Vm m。u作作用用时时间间短短。核核电电磁磁脉脉冲冲的的电电场场变变化化迅迅速速，在在0.010.010.03us0.03us的时间内即可上升到最大值。的时间内即可上升到最大值。u频谱宽。核电磁脉冲的频率范围宽（几频谱宽。核电磁脉冲的频率范围宽（几100MHz100MHz）。）。u作用范围广。高空核爆炸产生的电磁脉冲作用范围广。作用范围广。高空核爆炸产生的电磁脉冲作用范围广。4 4 应应 用用-军事、武器军事、武器雷电电磁脉冲（雷电电磁脉冲（LEMP）和核电磁脉冲（和核电磁脉冲（NEMP）测试数据的差异测试数据的差异LEMP/Surgetestpulse4kV,1.2/50 sNEMPtestpulse6kV,5/200nsThe NEMP/HEMP is about 1000 times faster than a lightning（雷电）（雷电）pulse!4 4 应应 用用-军事、武器军事、武器时域和频谱比较时域和频谱比较时域时域频谱频谱 sNEMPscanreachuptoseveralhundredMHz!ANEMPismuchfasterthanalightningstrike!4 4 应应 用用-军事、武器军事、武器雷电电磁脉冲（雷电电磁脉冲（LEMP）和核电磁脉冲（和核电磁脉冲（NEMP）核电磁脉冲的破坏类型核电磁脉冲的破坏类型u可使晶体二极管、晶体管、集成电路、电阻及电容、滤波器、继电器和粒可使晶体二极管、晶体管、集成电路、电阻及电容、滤波器、继电器和粒波器等电子元器件受到损坏；波器等电子元器件受到损坏；u可以与电缆、导线和天线等耦合，引起电子设备的失效或损坏、电路开关可以与电缆、导线和天线等耦合，引起电子设备的失效或损坏、电路开关跳闸和触发器翻转；跳闸和触发器翻转；u能使根据磁通工作的存贮器（磁心、磁鼓和磁带等）消磁或失真，破坏元能使根据磁通工作的存贮器（磁心、磁鼓和磁带等）消磁或失真，破坏元器件或抹去存贮的信息和引起关闭传递假信号。器件或抹去存贮的信息和引起关闭传递假信号。u电磁脉冲使飞机和导弹等的金属外壳上产生很大的感生电流，使电子元器电磁脉冲使飞机和导弹等的金属外壳上产生很大的感生电流，使电子元器件、线路和设备受到不同程度的干扰和破坏件、线路和设备受到不同程度的干扰和破坏.4 4 应应 用用-军事、武器军事、武器非核电磁脉冲武器简介非核电磁脉冲武器简介非核电磁脉冲武器非核电磁脉冲武器：利用炸药爆炸压缩磁通量的方法产生高：利用炸药爆炸压缩磁通量的方法产生高功率电磁脉冲的电磁脉冲武器。其原理是将炸药的化学能转功率电磁脉冲的电磁脉冲武器。其原理是将炸药的化学能转化为巨大的脉冲电磁能，利用爆炸时产生的电磁脉冲对敌方化为巨大的脉冲电磁能，利用爆炸时产生的电磁脉冲对敌方装备进行软杀伤。世界上少数国家已经开发出的具有实战价装备进行软杀伤。世界上少数国家已经开发出的具有实战价值的非核电磁脉冲武器可分为四大类：值的非核电磁脉冲武器可分为四大类：电磁脉冲弹、高能电电磁脉冲弹、高能电磁脉冲发生器、电磁炮、高功率微波炮和爆炸驱动磁通压缩磁脉冲发生器、电磁炮、高功率微波炮和爆炸驱动磁通压缩辐射器辐射器。1）电磁脉冲弹电磁脉冲弹是一种利用大功率电磁脉冲直接杀伤破是一种利用大功率电磁脉冲直接杀伤破坏目标或使目标丧失作战效能的非核电磁脉冲武器。这种武坏目标或使目标丧失作战效能的非核电磁脉冲武器。这种武器由飞机或导弹在空中发射并爆炸后，其强大的脉冲功率，器由飞机或导弹在空中发射并爆炸后，其强大的脉冲功率，可将敌方的电子灵敏元件，甚至整个电子设备烧毁。这种武可将敌方的电子灵敏元件，甚至整个电子设备烧毁。这种武器的破坏目标通常不是某一种电子设备，而是某一地区的几器的破坏目标通常不是某一种电子设备，而是某一地区的几乎所有电子设备。据称，俄罗斯已研制成功一次可释放能量乎所有电子设备。据称，俄罗斯已研制成功一次可释放能量100兆焦耳的电磁脉冲弹，该弹对北约的兆焦耳的电磁脉冲弹，该弹对北约的C4ISR系统威胁系统威胁极大。极大。2）高能电磁脉冲发生器）高能电磁脉冲发生器 发射频带很宽的电磁脉冲，可瞬间大范围覆盖目标系发射频带很宽的电磁脉冲，可瞬间大范围覆盖目标系统的响应频率，对电子设备有很大的威胁。据报道，美军统的响应频率，对电子设备有很大的威胁。据报道，美军正在研究用高能炸弹驱动的电磁脉冲发生器，在最近的实正在研究用高能炸弹驱动的电磁脉冲发生器，在最近的实验中，长验中，长3.05米、宽米、宽0.61米的普洛西翁型发生器产生了米的普洛西翁型发生器产生了上升时间仅上升时间仅400纳秒的纳秒的1216兆安的脉冲，有效功率达兆安的脉冲，有效功率达4TW。核电磁脉冲武器和非核电磁脉冲武器简介核电磁脉冲武器和非核电磁脉冲武器简介 2）高能电磁脉冲发生器）高能电磁脉冲发生器 发射频带很宽的电磁脉冲，可瞬间大范围覆盖目标系发射频带很宽的电磁脉冲，可瞬间大范围覆盖目标系统的响应频率，对电子设备有很大的威胁。据报道，美军统的响应频率，对电子设备有很大的威胁。据报道，美军正在研究用高能炸弹驱动的电磁脉冲发生器，在最近