电子型爆炸装置高功率微波效应试验系统及方法与流程

本发明涉及高功率微波效应，尤其涉及一种电子型爆炸装置高功率微波效应试验系统及方法。

背景技术：

1、电子型爆炸装置由于制作简单、成本低廉、威力巨大、难以追踪等特点，如何安全有效处置电子型爆炸装置是技术难题。

2、高功率微波在有效对抗信息化武器装备方面有得天独厚的技术优势。

3、参照由‌邵浩‌博士等人编著、‌国防工业出版社‌于‌2023 年‌出版的科普图书《‌高功率微波是什么‌》，高功率微波对电子系统的效应现象主要表现在系统功能降级或失效，作用机理包括强场击穿效应和热刺激烧毁两种，强场击穿和热刺激烧毁主要发生在构成电子器件的基本材料半导体pn结上。

4、参照cn117516305a公开的国内专利申请《一种电子型爆炸物事后处置装置、系统及应用》，开展高功率微波对电子型爆炸装置的毁伤效应试验研究是探索高功率微波能否有效处置电子型爆炸装置的必要手段。但目前仍缺乏明确具体、具有可操作性的电子型爆炸装置高功率微波效应试验系统及方法。

技术实现思路

1、本发明目的在于公开一种电子型爆炸装置高功率微波效应试验系统及方法，以提升关键数据获取的可操作性及可靠性。

2、为达上述目的，本发明公开一种电子型爆炸装置高功率微波效应试验系统，包括部署于微波暗室的高功率微波效应源、第一喇叭天线、第二喇叭天线、环形耦合器、波导匹配负载和同轴终端负载：

3、所述第一喇叭天线经模式转换器与所述高功率微波效应源连接；

4、所述第二喇叭天线置于所述第一喇叭天线远场范围内并采用标准增益喇叭天线，且所述第一喇叭天线与所述第二喇叭天线的辐射相心等高；

5、所述电子型爆炸装置位于所述第二喇叭天线的喇叭天线口面位置并放于木质靶架上，顶上部署有监控所述电子型爆炸装置的实时状态用的第一摄像头；

6、所述环形耦合器的信号输入端口与所述第二喇叭天线连接，信号输出端口接所述波导匹配负载，耦合端口经第一微波线缆连接同轴衰减器，匹配端口接所述同轴终端负载；

7、所述同轴衰减器的输出端与同轴检波器连接，所述同轴检波器的输出端以第二微波线缆连接示波器。

8、优选地，本发明系统还包括监控所述高功率微波效应源实时状态用的第二摄像头；所述第二喇叭天线放置在所述第一喇叭天线辐射功率最大角度方向。

9、优选地，所述同轴衰减器、所述同轴检波器、所述示波器及控制所述高功率微波效应源的控制计算机置于所述微波暗室之外的控制室，所述控制室还部署有与所述微波暗室内摄像头连接的监控显示屏及试验数据记录处理用计算机。

10、为达上述目的，本发明还公开一种电子型爆炸装置高功率微波效应试验方法，应用于上述的电子型爆炸装置高功率微波效应试验系统中，包括：

11、步骤s10、利用矢量网络分析仪分别对环形耦合器、同轴衰减器、第一微波线缆进行标定，记录环形耦合器的耦合度、同轴衰减器的衰减值、第一微波线缆的衰减值；

12、步骤s20、利用定向耦合器、功率计和信号源标定输入同轴检波器的检波功率与示波器显示的检波电压幅值u之间的拟合关系；

13、步骤s30、根据所述高功率微波效应源的峰值功率、所述第一喇叭天线的增益和所述第二喇叭天线的喇叭天线口面位置预期的到靶功率密度的理论值确定所述第一喇叭天线与所述第二喇叭天线之间的距离；

14、步骤s40、基于所述高功率微波效应源进行高功率微波发射，根据所述示波器的实测电压幅值与所述拟合关系得到所述同轴检波器的输入端功率，再以计算得到所述第二喇叭天线的喇叭天线口面位置的功率实测值；最后根据所述功率实测值和所述第二喇叭天线的有效面积计算得到所述第二喇叭天线的喇叭天线口面位置的到靶功率密度的实测值并记录为所述电子型爆炸装置的到靶功率密度的实测值；

15、步骤s50、检测所述电子型爆炸装置是否毁损，若否，将所述第二喇叭天线的喇叭天线口面位置预期的到靶功率密度切换至下一更大理论值并返回步骤s30以重新调整所述第一喇叭天线与所述第二喇叭天线之间的距离或增大所述高功率微波效应源的重复频率或更换不同频段的所述高功率微波效应源，直至分析得到所述电子型爆炸装置产生毁损的微波毁伤阈值。

16、优选地，步骤s30的计算公式为：；其中，表示所述第二喇叭天线的喇叭天线口面位置预期的到靶功率密度的理论值；表示所述高功率微波效应源的峰值功率；表示所述第一喇叭天线的增益；表示所述第一喇叭天线与所述第二喇叭天线之间的距离。

17、优选地，步骤s40中，根据所述功率实测值和所述第二喇叭天线的有效面积计算得到所述第二喇叭天线的喇叭天线口面位置的到靶功率密度的实测值的计算公式为：。

18、优选地，所述电子型爆炸装置以模拟声光接头与模拟雷管的快插接头的正负极连接。

19、优选地，步骤s20中，所述信号源的输出端口通过定向耦合器一分为二，一路从定向耦合器耦合端口输入功率计，一路从定向耦合器直通端口经所述同轴检波器和所述第二微波线缆输入所述示波器，记录所述功率计显示的功率，并根据公式计算得到输入同轴检波器的检波功率，其中，为定向耦合器的耦合度，为定向耦合器的插损；然后调节信号源输出功率，使输入所述同轴检波器的检波功率按照一定步进在所述同轴检波器允许输入功率范围内取值，记录每个取值下所述示波器显示的检波电压幅值u，根据得到的若干对u对应值利用excel的linest函数拟合得到与u之间的拟合关系。

20、本发明具有以下有益效果：

21、试验环境搭建简单，试验过程可再现，提升了被测电子型爆炸装置微波毁伤阈值这一关键数据获取的可操作性及可靠性；且多组试验数据结合可分析得出更多的其他维度有价值的数据。

22、下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

1.一种电子型爆炸装置高功率微波效应试验系统，其特征在于，包括部署于微波暗室的高功率微波效应源、第一喇叭天线、第二喇叭天线、环形耦合器、波导匹配负载和同轴终端负载：

2.根据权利要求1所述的电子型爆炸装置高功率微波效应试验系统，其特征在于，还包括监控所述高功率微波效应源实时状态用的第二摄像头；所述第二喇叭天线放置在所述第一喇叭天线辐射功率最大角度方向。

3.根据权利要求1所述的电子型爆炸装置高功率微波效应试验系统，其特征在于，所述同轴衰减器、所述同轴检波器、所述示波器及控制所述高功率微波效应源的控制计算机置于所述微波暗室之外的控制室，所述控制室还部署有与所述微波暗室内摄像头连接的监控显示屏及试验数据记录处理用计算机。

4.一种电子型爆炸装置高功率微波效应试验方法，应用于如权利要求1至3任一所述的电子型爆炸装置高功率微波效应试验系统中，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的电子型爆炸装置高功率微波效应试验方法，其特征在于，步骤s30的计算公式为：；其中，表示所述第二喇叭天线的喇叭天线口面位置预期的到靶功率密度的理论值；表示所述高功率微波效应源的峰值功率；表示所述第一喇叭天线的增益；表示所述第一喇叭天线与所述第二喇叭天线之间的距离。

6.根据权利要求4或5所述的电子型爆炸装置高功率微波效应试验方法，其特征在于，步骤s40中，根据所述功率实测值和所述第二喇叭天线的有效面积计算得到所述第二喇叭天线的喇叭天线口面位置的到靶功率密度的实测值的计算公式为：。

7.根据权利要求6所述的电子型爆炸装置高功率微波效应试验方法，其特征在于，所述电子型爆炸装置以模拟声光接头与模拟雷管的快插接头的正负极连接。

8.根据权利要求6所述的电子型爆炸装置高功率微波效应试验方法，其特征在于，步骤s20中，所述信号源的输出端口通过定向耦合器一分为二，一路从定向耦合器耦合端口输入功率计，一路从定向耦合器直通端口经所述同轴检波器和所述第二微波线缆输入所述示波器，记录所述功率计显示的功率，并根据公式计算得到输入同轴检波器的检波功率，其中，为定向耦合器的耦合度，为定向耦合器的插损；然后调节信号源输出功率，使输入所述同轴检波器的检波功率按照一定步进在所述同轴检波器允许输入功率范围内取值，记录每个取值下所述示波器显示的检波电压幅值u，根据得到的若干对u对应值利用excel的linest函数拟合得到与u之间的拟合关系。