一種雷電回擊通道底部電流的脈沖函數(shù)表示方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于描述雷電回擊通道底部電流的脈沖函數(shù)表達式。該脈沖函數(shù)可以看作是雙指數(shù)函數(shù)的修正，能夠完整反映標準規(guī)定的雷電流波形特征，同時又克服了雙指數(shù)函數(shù)和Heidler函數(shù)底部電流模型在雷電回擊電磁場計算中的不利因素，既在t＝0時一階導數(shù)連續(xù)，又有顯式的時間積分表達式，便于進行雷電回擊電磁場的解析計算。此外，要精確地獲取用脈沖函數(shù)表示雷電流標準波形時的參數(shù)，可采用波形非線性曲線擬合的方法來實現(xiàn)。
【專利說明】一種雷電回擊通道底部電流的脈沖函數(shù)表示方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明適用于雷電回擊通道底部電流的建模，使用一個脈沖函數(shù)來描述雷電通道底部電流波形，可廣泛應用于雷電回擊電磁場的理論計算中。
【背景技術】
[0002]隨著微電子技術和信息技術的快速發(fā)展，電子信息產(chǎn)品的集成度越來越高，其電磁敏感性也越來越高，很弱的電磁場就可能會造成危害。20世紀后期，由雷電回擊產(chǎn)生的雷電電磁脈沖(LEMP)對含有靈敏微電子器件的電子信息設備和系統(tǒng)造成的危害越來越嚴重，造成的損失也在逐年增加。
[0003]由于雷電發(fā)生的偶然性很強，很難實際測量得到建筑物內(nèi)或者是回擊通道周圍的雷電電磁場分布情況。為了掌握雷電回擊電磁場的時空分布規(guī)律，需要對雷電回擊過程進行建模，而雷電回擊通道底部電流作為雷電回擊電磁場產(chǎn)生的源頭，是雷電回擊電磁場計算的基礎和前提。為簡化計算，雷電回擊過程可以由簡單的天線模型來模擬，由這一模型得到的雷電回擊電磁場表達式中的靜電場項與回擊電流的時間積分有關，感應場項與回擊電流有關，輻射場項則與回擊電流的導數(shù)有關。這就要求回擊通道底部電流的解析表達式最好是可積函數(shù)，否則在數(shù)值計算時就要進行計算量非常巨大的二重積分。通常用來表示雷電回擊通道底部電流的解析函數(shù)中，雙指數(shù)函數(shù)的表達式為
[0004]i (O, t) = (10/ ω) [exp (- a t) -exp (- β t) ](1)
[0005]其中，Itl是電流的最大值，ω為峰值修正因子，α、β是確定電流下降、上升時間以及最大電流陡度的時間常數(shù)。這種模型基本能夠反應實測底部電流的狀況，而且易于微分和積分。但是這個函數(shù)在t = O時其導數(shù)達到最大值，這對于回擊擊穿過程在物理上是解釋不通的；其次，導數(shù)在t = O時有不連續(xù)點，不便于雷電回擊電磁場的計算。
[0006]另一常見的Heidler函數(shù)的解析式為
[0007]
【權利要求】
1.一種應用于描述雷電回擊通道底部電流的脈沖函數(shù)表示方法，其特征在于: 本發(fā)明所述的脈沖函數(shù)作為雷電回擊通道底部電流的解析表達式，可以看作是雙指數(shù)函數(shù)的修正，與常用的描述雷電回擊通道底部電流的雙指數(shù)函數(shù)和Heidler函數(shù)相比，兼具它們的優(yōu)點:它的一階導數(shù)在t = O連續(xù)，而且它是可積函數(shù)，這不僅使得雷電通道底部電流的表示方式更加符合雷電回擊的物理機制，同時還解決了雷電回擊電磁場計算表達式中二重積分的困難，使雷電回擊電磁場的計算工作量大大減?。黄浯?，用脈沖函數(shù)表示標準雷電波形時參數(shù)的選取也非常方便:參數(shù)”和T2的選取可直接由國家標準(GB50058-94)規(guī)定的雙指數(shù)波形參數(shù)α和β來確定(即:、τ i = 1/β、τ 2 = I/α )；要更精確地獲得脈沖函數(shù)表示標準波形時的參數(shù)，可采用波形非線性曲線擬合的方法來實現(xiàn)。
2.將上述雷電回擊通道底部電流的脈沖函數(shù)表示方法應用于雷電回擊電流的建模、雷電回擊電磁場的數(shù)值計算等，亦受本專利的保護。
【文檔編號】G06F17/15GK103853696SQ201210513806
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年11月29日 優(yōu)先權日:2012年11月29日
【發(fā)明者】陳亞洲, 萬浩江, 王曉嘉, 程二威, 王琳, 關闖 申請人:中國人民解放軍軍械工程學院