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| 內容簡介： |
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本书主要围绕雷电电磁脉冲防护的需求，介绍雷电及其电磁脉冲辐射的分析模型、测量技术、试验方法和防护新技术。从回击辐射、线缆耦合等多角度展现雷电电磁脉冲的特征，总结雷击通道邻近区域的电磁环境规律，阐释防护标准中环境要求的来源;实验室模拟和人工引雷试验相结合，介绍雷电效应与防护效果的综合验证方法，探讨雷电防护的新技术;针对复合材料雷电防护，介绍相应的防护措施并对其进行雷击多物理场效应的分析和测量验证。本书可为从事雷电防护与试验验证领域研究的科研和工程技术人员提供参考，也可作为高等院校有关专业的师生教学参考书。
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| 目錄：
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目录
第 1 章 雷电效应与防护技术概述
1.1 雷电效应与雷电防护
1.1.1 地闪放电过程
1.1.2 雷电效应与防护
1.2 雷电电磁环境效应与试验验证技术发展动态
1.2.1 邻近雷击电磁环境的测量与耦合效应分析
1.2.2 雷电防护试验验证技术
参考文献
第 2 章 地闪回击电磁场及其预测模型
2.1 地闪过程及其电磁脉冲辐射
2.1.1 典型地闪的起始与发展
2.1.2 地闪回击的工程模型
2.1.3 回击通道基电流模型
2.1.4 回击速度及其时空变化
2.2 理想大地条件下的回击辐射场预测
2.2.1 任意方向线段电流的辐射电磁场
2.2.2 倾斜与曲折通道的回击辐射场预测
2.2.3 垂直通道的回击辐射场预测
2.2.4 回击辐射场计算模型的验证
2.2.5 预测模型在变回击速度辐射场分析中的应用
2.3 非理想大地条件下的回击辐射场预测
2.3.1 大地电参数模型
2.3.2 时域有限差分方法
2.3.3 典型环境分析结果与讨论
2.4 非理想大地的等效传播模型
2.4.1 基于 Wait 公式的有限电导率大地回击电磁场计算
2.4.2 有耗大地回击电磁场计算结果
2.5 回击辐射场的远距离传播特征
2.5.1 基于 ADE-FDTD 的 LEMP 数值计算模型
2.5.2 LEMP 远距离传播计算分析
参考文献
第 3 章 雷电电磁脉冲对传输线的耦合效应
3.1 场 - 线耦合分析模型
3.1.1 LEMP 对线缆耦合的问题概述
3.1.2 场 - 线耦合分析的 Agrawal 模型
3.1.3 FDTD 细导线模型
3.1.4 场线耦合分析的两步法
3.2 复杂情况下耦合问题的分析
3.2.1 考虑浪涌保护器作用的耦合电压分析
3.2.2 屏蔽电缆耦合分析
3.2.3 线缆束的精简处理
3.2.4 屏蔽多芯电缆耦合分析精简方法
3.3 邻近雷击电磁场对地面附近短线缆耦合的规律
3.3.1 地面上方裸线对 LEMP 的耦合特征
3.3.2 LEMP 频段内电缆屏蔽层转移阻抗的作用
3.4 典型地面车辆的邻近雷击传导环境研究
3.4.1 建模及仿真设置
3.4.2 未防护车辆的邻近雷击环境
3.4.3 车窗加固后车辆的邻近雷击环境
3.5 邻近雷击时短电缆 LEMP 耦合规律
3.6 长线耦合及其与回击参数的关系
3.6.1 长线耦合分析实验验证
3.6.2 不同回击速度条件下的长线耦合特征讨论
参考文献
第 4 章 雷电电磁脉冲测量技术
4.1 雷电电磁脉冲场的测量
4.1.1 雷电电磁脉冲测量技术的发展
4.1.2 LEMP 电场的测量
4.1.3 LEMP 磁场的测量
4.1.4 LEMP 电磁场传感器的性能标定
4.2 光纤传输型电磁场传感器
4.2.1 三维电场传感器
4.2.2 偶极子微型电场传感器
4.2.3 三维磁场传感器
4.3 雷电流测量技术
4.3.1 人工引雷通道基电流的测量
4.3.2 高塔雷电流监测系统
4.3.3 电流的光纤测量方案
4.4 光纤供能测量技术
4.4.1 光纤供能电场传感器的系统设计
4.4.2 系统性能的测量
参考文献
第 5 章 雷电间接效应试验技术
5.1 装备雷电试验要求
5.1.1 装备雷电环境适应性要求
5.1.2 直接雷击引起的间接效应的波形要求
5.1.3 邻近雷击电磁场环境要求
5.2 邻近雷击电场模拟
5.2.1 高压源
5.2.2 脉冲电场形成装置
5.2.3 模拟电场环境的仿真与测量
5.2.4 试验验证
5.3 邻近雷击磁场模拟
5.3.1 电流源
5.3.2 脉冲磁场形成装置
5.3.3 模拟磁场环境的测量
5.3.4 试验验证
5.4 直接雷击引起的间接效应试验
5.4.1 电流注入回路导体的配置设计
5.4.2 试验验证
5.5 直升机间接效应测量与分析
5.5.1 试验设置
5.5.2 建模仿真
5.5.3 结果分析
参考文献
第 6 章 雷电直接效应试验技术
6.1 雷电直接效应试验方法
6.1.1 试验原理及装置
6.1.2 雷电通道附着过程观测方法
6.1.3 雷电大电流物理损伤测试方法
6.2 雷电通道附着过程观测
6.2.1 起晕及击穿阈值分析
6.2.2 CFRP 油箱模型起晕测试设置
6.2.3 直流高压起晕及击穿过程观测结果
6.2.4 脉冲高压起晕及击穿过程观测结果
6.3 雷击声冲击效应测量
6.3.1 声冲击效应信号分析
6.3.2 声冲击效应信号测量方法
6.3.3 声冲击效应信号测量实验及结果分析
6.4 雷击过程结构表面瞬时温度测量
6.4.1 瞬时温度测量原理
6.4.2 瞬时高温测量系统
6.4.3 瞬时温度测量结果及分析
6.5 雷击过程结构表面电流测量
6.5.1 表面电流测量原理
6.5.2 表面电流测量实验设置
6.5.3 表面电流测量结果分析
参考文献
第 7 章 火箭引雷试验技术
7.1 火箭引雷主要过程与装置
7.1.1 火箭引雷的主要过程
7.1.2 引雷火箭与发射装置
7.1.3 引雷火箭点火装置
7.2 火箭引雷试验设施与观测系统
7.2.1 设施布局及配置
7.2.2 分布式数据采集装置
7.2.3 短基线甚高频辐射源定位系统
7.2.4 先导 - 回击过程的光电阵列观测
7.3 火箭引雷过程的观测结果
7.3.1 天气过程与引雷时机
7.3.2 诱发负极性地闪的总体过程
7.3.3 人工诱发雷电的初始阶段
7.3.4 先导 - 回击过程
7.4 通道近区场测量及其分布规律
7.4.1 实测电场与模型预测的比较
7.4.2 邻近电磁场分布规律
7.5 基于人工引雷的系统级雷电效应试验
7.5.1 人工引雷技术应用概览
7.5.2 线缆耦合效应试验
7.5.3 弹药库的雷电耦合效应试验
参考文献
第 8 章 复合材料结构雷电防护技术
8.1 雷击环境下碳纤维复合材料的电导率
8.1.1 CFRP 电导率 - 频率特性测量及分析
8.1.2 环境加热情况下 CFRP 电导率 - 温度特性
8.1.3 焦耳热效应下 CFRP 电导率 - 温度特性
8.2 复合材料结构的屏蔽效能及其设计评估
8.2.1 CFRP 试验腔体的脉冲场屏蔽效能
8.2.2 交叉铺层复合材料的屏蔽效能设计评估
8.2.3 CFRP 的屏蔽效能设计评估
8.3 雷击电热耦合致损效应评估
8.3.1 CFRP 电热耦合仿真分析
8.3.2 仿真有效性的实验验证
8.3.3 不同峰值雷电流作用下 CFRP 温度变化规律分析
8.3.4 不同波形雷电流的损伤评估
8.4 CFRP 雷击防护方法及效果评估
8.4.1 不同导电层 CFRP 试件的雷电损伤防护效果实测比较
8.4.2 火焰喷铝层雷电防护效果的定量评价
8.4.3 喷铝涂层效能综合分析
8.5 雷击附着点定位技术
8.5.1 雷击附着点 VTR 高精度定位原理
8.5.2 雷击附着点定位实验结果及分析
8.6 雷击损伤成像监测技术
8.6.1 基于 Lamb 波的雷击损伤延迟叠加成像原理
8.6.2 Lamb 波在 CFRP 结构中的群速度测量
8.6.3 CFRP 雷击致损实验及结果分析
8.6.4 基于 Lamb 波的雷击损伤探测及成像结果
参考文献
第 9 章 雷电防护效果评估
9.1 雷电防护效果评估流程
9.1.1 评估原则
9.1.2 建模分析
9.1.3 涉及引流安全性的测试评估
9.2 雷电电磁脉冲环境效应试验方法
9.2.1 直接雷击引起的间接效应试验方法
9.2.2 脉冲电磁场效应试验方法
9.3 计算机的雷电电磁脉冲效应实验
9.3.1 实验评价要素及方案
9.3.2 实验流程
9.3.3 实验现象及数据
9.3.4 实验总结
9.4 大系统雷电防护效果综合评估
9.4.1 系统概况
9.4.2 雷电防护系统的缩比模型试验
9.4.3 系统雷电电磁脉冲环境的数值建模分析
9.4.4 雷电防护系统的脉冲电流注入实际测量
参考文献
第 10 章 新技术应用展望
10.1 激光诱导放电与雷电防护应用
10.1.1 激光诱导放电技术与激光引雷
10.1.2 激光引雷技术的应用前景
10.1.3 激光引雷技术面临的挑战
10.1.4 激光引雷技术的研究展望
10.2 雷电试验中的效应监测技术
10.2.1 雷击恶劣环境下的光纤传感技术
10.2.2 雷击过程在线监测与破坏效应诊断
10.3 雷电邻近电磁环境的等效模拟技术
10.3.1 邻近雷击频域环境的连续波等效
10.3.2 电场变化率与磁场变化率的同步等效
参考文献
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| 內容試閱：
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前言
FOREWORD雷电防护问题由来已久，建筑、航空、电力、通信等应用领域的牵引对雷电防护技术的发展起到巨大的推动作用。以接闪避雷、浪涌保护和接地泄流为主的防护措施在防雷工程领域广泛应用，以雷击风险预测和分级、分区防护为核心的防雷设计方法以及各类防护标准在雷电防护工程中发挥了重要的指导和规范作用。随着信息化设备的广泛应用，雷电防护的重要性也更加凸显。传统避雷针及引下线附近的电子设备遭受雷电电磁脉冲危害的情况更为严峻，需要从屏蔽、滤波器、限幅及泄流等方面采取综合防护措施。复合材料在航空器结构中的占比日益增加，风力发电复合材料叶片的雷击损伤时有发生，对新材料的雷电防护和有效性验证也提出了更高的要求。在装备防护领域，一些系统级雷电防护标准提出总体要求，规定了通道 10m 内的雷电电磁脉冲环境适应性要求，然而对于装备防护分系统雷电防护指标的分配还仍有不少理论和试验工作需要完善。
本书主要针对雷电电磁脉冲防护与验证的需求，探讨雷电防护问题的理论与试验方法，主要为系统与分系统雷电防护指标的研究、防护方案的验证提供支持。内容以作者团队近十多年来开展雷电防护研究的成果为基础，主要包括雷电地闪通道邻近区域的电磁脉冲环境及耦合规律、雷电试验中的抗干扰测量技术、实验室与野外人工引雷试验及应用、复合材料的雷电防护与验证等。同时，也吸纳和讨论了激光引雷等具有重要雷电防护应用前景的新技术。全书共分为 10 章。
第 1 章是雷电效应与防护技术概述，主要介绍一些基本概念和雷电防护与试验技术总体发展情况；第 2 章和第 3 章是雷电电磁脉冲试验环境基础理论，主要介绍地闪回击电磁场及其预测模型、雷电电磁脉冲对传输线的耦合效应；第 4 章是雷电电磁脉冲测量技术，主要介绍几类适用于恶劣雷电电磁环境的抗干扰测量装置；第 5 章和第 6 章分别讨论了雷电间接和直接效应试验技术，主要涉及电磁场的模拟和电、热、振动冲击等效应的测量方法；第 7 章介绍火箭引雷试验技术，以人工引雷设施构成和引雷过程为主线呈现了相关试验技术全貌；第 8 章讨论复合材料结构雷电防护技术，主要介绍雷击引起的复合材料损伤效应以及防护和验证方法；第 9 章论述雷电防护效果的评估，结合实例进行了讨论；第 10 章为新技术应用展望，重点讨论激光光诱导放电的避雷新技术和雷电效应试验中的监测方法技术发展动向。
本书由石立华提出编写纲目，段艳涛完成第 5 章的撰写，孙征完成第 2、3 章的撰写，付尚琛完成第 6、8 章的撰写，邱实完成 7.2 和 7.3 节的撰写，石立华完成第 1、4、9、10 章和第 7 章其余部分内容的撰写。作者的同事们对本书工作的完成提供了大力支持，他们分别是张琪、李云、周颖慧、郭飞、苏丽媛等老师。曾在电磁环境效应与光电工程重点实验室学习的博士和硕士研究生杜鸣心、付亚鹏、何伟、黄立洋、郭耀华、郭一帆、郭建明、江志东、姜雯雯、贾晟、李书磊、罗小军、李少磊、厉燚翀、司卿、司荣仁、万浩江、王启武、汪涛、王可、徐远哲、幺梅利、赵斌等为本书中的成果也做出了贡献。在此一并表示感谢。
本书研究工作得到了国家自然科学基金的项目资助（51977219，51477183，51407198，52005509）。
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