[烛光生存狂]-电磁脉冲防护

定义

　　EMP-（electromagnetic pulses）电磁脉冲电磁波

　　电磁脉冲由核爆炸和非核电磁脉冲弹（高功率微波弹）爆炸而产生。核爆炸产生的电磁脉冲称为核电磁脉冲，任何在地面以上爆炸的核武器都会产生电磁脉冲，能量大约占核爆炸总能量的百万分之一，频率从几百赫到几兆赫。非核电磁脉冲弹则利用炸药爆炸或化学燃料燃烧产生的能量，通过微波器件转换成高功率微波辐射能，能发射峰值功率在吉瓦以上、频率为1吉赫～300吉赫的脉冲微波束，在裸露的导电体（例如裸露的电线、印刷电路板的印制线）上急剧产生数千伏的瞬变电压，对大量电子设备造成无法挽回的损坏。

防护方法

　　电磁脉冲防护方法与雷电防护方法基本相同。用9.5毫米厚钢板或4毫米厚铜板做成的屏蔽罩，可以提供很高的总体屏蔽效能。但是，这种屏蔽会由于存在检修门和供电缆、连接器、开关等使用的小孔而减弱，这样就必须用衬垫密封孔隙。如果必须开孔通气，则应使用各种屏蔽栅（如蜂窝状隔板、多孔金属板和金属丝网屏栅）把大孔分成许多小孔，孔与孔之间相交的地方必须熔合，以便确保最佳的屏蔽效果。电缆必须使用整体防护材料，最好的电缆防护材料是管道之类的导电固体材料。在协助降低易损性方面，合适的接地线路也很重要。若数据传输率低，可采用滤波方法抑制瞬时效应。若只靠滤波不足以把电磁脉冲降到安全水平，则需使用防护性抑制器，例如齐纳二极管。

　　当前，国外指挥通信系统防电磁脉冲的具体方法主要有：选取最佳元器件；使用不易受电磁脉冲影响的元件，如电子管等；在连接器上安装滤波器；使用外部防护元器件保护预先包装的电路（如集成电路）；使用引线防护装置；使用分离滤波器，将耦合频率限制在很窄的频带内；采用自动增益控制与增益限制技术；使用特种滤波器；使用电路隔离技术隔离电瞬变现象；屏蔽和接地；重新设计分系统；探测由于电磁脉冲干扰而出现的数据错误，并拒绝这些数据。

核电磁脉冲弹的打击目标与传统原子弹有很大不同。它的攻击目标有三类：一是军用和民用电子通信和金融中心，如指挥部、军舰、通信大楼和政府要地等；二是防空预警系统；三是各类导弹和导弹防护系统。

　　美国和前苏联在研究和发展电磁脉冲武器时，都十分重视武器装备电磁环境效应和防护加固技术的研究。1979年，美国总统卡特发布命令，强调核电磁脉冲的严重威胁，要求每开发一种武器，必须考虑电磁脉冲防护能力。为此，美国在新墨西哥州科特兰、亚利桑那州等地，建立了十余座电磁脉冲场模拟器。近几年，台湾军方在强化电子战攻击能力时，重视电磁脉冲防护研究。据台湾媒体披露，台“国防部”于2001年，投资7．8亿元新台币，用于“电子战及资讯战装备”规划，其中包括“资安计划”与“脉护计划”。“脉护计划”主要针对来自对手的电磁脉冲武器“硬杀伤”，防护台军重要军事设施、战略民用设施和“政府”重点建筑设施等。

　　据台湾军方的一位权威人士透露，目前，台湾“脉护计划”正在衡山指挥所紧锣密鼓地进行。其计划由反制脉冲效应、电子反制防护网等7部分组成，以防范电磁脉冲武器攻击，维持计算机网络运转，保护计算机作战指挥系统的畅通及数据库的安全。负责这一计划的“中山科学研究院”主管官员称，“脉护计划”实现后，台军方作战指挥系统等于“戴上了一顶防电磁干扰的防护帽”。

　　从20世纪60年代起，一些国家开始核电磁脉冲特性研究，陆续取得一定进展。但是，对电磁防护的研究，基本都停留在电磁兼容范畴内，未重视电磁脉冲防护。至今，这些国家的绝大多数军用、民用电子设备未采取电磁脉冲防护措施，有的甚至无任何强制性出厂检验标准和设施，其整体水平至少落后美国和俄罗斯20年左右。

　　这意味着，这些国家在军事强国的电磁脉冲武器的打击面前，早已敞开了胸膛。一旦这些国家的政府机构、金融中心、通信网络、广播电视等事关国计民生的重要系统和军事设施，受到强电磁脉冲打击时，不可避免地出现大范围瘫痪或损坏，国民经济和社会秩序难以正常运行。

　[4]雷电防护系统( Lightning Protection System（LPS）)是指用以对某一空间进行雷电效应防护的整套装置，它由外部雷电防护系统和内部雷电防护系统两部分组成。

　　注：在特定的情况下，雷电防护系统可以仅由外部防雷装置或内部防雷装置组成。

　　目前雷电电磁脉冲防护技术即防雷技术已经发展成熟，国内各大防雷企业都能够实现从设计、产品提供到施工及售后服务的防雷一体化体系解决方案（防雷体系）。在一个完整的防雷体系按照功能的不同分为以下五个部分：

　　1、直击雷防护 (Direct Lightning Protection)

　　[5]直击雷防护是防止雷闪直接击在建筑物、构筑物、电气网络或电气装置上。直击雷防护技术主要是保护建筑物本身不受雷电损害，以及减弱雷击时巨大的雷电流沿着建筑物泄入大地的过程中对建筑物内部空间产生影响的防护技术，是防雷体系的第一部分。

　　直击雷防护技术以避雷针、避雷带、避雷网、避雷线为主要，其中避雷针是最常见的直击雷防护装置。当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变，在避雷针的顶端，形成局部电场强度集中的空间，以影响雷电先导放电的方向，引导雷电向避雷针放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。避雷针冠以“避雷”二字，仅仅是指其能使被保护物体避免雷害的意思，而其本身恰恰相反，是“引雷”上身。

　　目前，主要的避雷针包括常规避雷针，限流型避雷针和预放电型避雷针。

2、接地（Earth ;Ground)

　　[5]接地是一种有意或非有意的导电连接，由于这种连接，可使电路或电气设备接到大地或接到代替大地的、某种较大的导电体。

　　注：接地的目的是：(a)使连接到地的导体具有等于或近似于大地（或代替大地的导电体）的电位；(b)引导人地电流流人和流出大地（或代替大地的导电体）。

　　从定义上可以将接地分为：人工接地、自然界地；从工作性质上可分为接地保护(如防雷接地、防静电接地、设备接地、配点接地等)、工作接地（如电力设施的发、送、配电接地等工作接地还有不需要实际物理连接的电子线路逻辑地）两大类。

　　接地系系统是通过平衡包括阻值、结构、及相互之间配合等因素通过释放由直击雷击、雷电电磁脉冲、积累在设备上的静电、电力系统短路等状况带来的威胁及其他各类异常能量从而达到防护的目的。

　　目前，通用的接地材料是铜包钢、扁钢、镀铜钢。其中导电效果最好、使用时间最长的是镀铜钢。

3、等电位连接（Equipotential Bonding)

　　[5]等电位连接是指将分开的装置、诸导电物体等用等电位连接导体或电涌保护器连接起来以减小雷电流在它们之间产生的电位差。

　　等电位连接原理是通过将正常情况下彼此独立的接地系统，通过等电位连接器自动导通系统之间的电位差，从而形成更大的联合接地系统，更有效地进行异常能量释放。

4、电磁屏蔽 (Electromagnetic Shielding)

　　[5]电磁屏蔽是用导电材料减少交变电磁场向指定区域穿透的屏蔽。雷电电磁脉冲以雷击点为中心向周围传播，其影响范围可达2公里外甚至更远，而不仅仅局限于被雷击中的建筑物本身或其内部设备。

　　电磁屏蔽技术主要包括空点电磁屏蔽技术和线路电磁屏蔽技术两部分：

　　空间电磁屏蔽技术是通过分布在各个方位具有可靠的、连续电气连接的金属材料层来阻挡电磁波的侵入，通过将电磁能在屏蔽体上进行能量转换使此能转化为电能，再通过接地装置泄放入地。

　　线路电磁屏蔽技术是通过穿金属管（槽）敷设，并将连续的金属管（槽）两端可靠接地而形成屏蔽体以防止电磁脉冲对金属线路的电磁感应而生成过电压。线路电磁屏蔽技术除具有空间屏蔽功能外，还具有在线路引入过电压时产生反向电动势以抵消线路过电压的功能。

5、过电压保护（Overv Oltagep Rotection）

　　[5]过电压保护是指电源装置和所连接的设备为防止电源故障以至于产生过高的输出电压（包括开路电压）而施加的一种保护。

　　过电压保护实际上涉及多种系统的过电压保护，其中最主要的是电源系统过电压保护和通信系统过电压保护。

　　过电压保护技术主要是通过使用相关设备将电能分配到系统的各个用电设备当中，已最大限度的削减能量最大值，再通过对各用电设备的安全保护设备多级保护，达到能量释放、低残压保护的功能。而在实际应用当中，考虑到各种系统的特殊性，需要针对不同系统设计专门的过电压保护方案，已达到防护目的。

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