极低频电磁波在海水中的传播特性

电磁波在海水传播过程中,要受到海水和海底介质的影响.海底介质特征对电场和磁场的衰减影响是不一样的.当接收点在海底附近时,磁场衰减要远大于电场;当接收点距离海底较远时,磁场的衰减基本与电场衰减相当.     

超低频传播特性分析

基于超低频电磁波特点,分析超低频电磁波在地-电离层波导和海水中传播的特性,结合外军使用对超低频穿透海水的能力进行了定量研究,并分析了环境对超低频通信能力的影响。     

舰船水下极低频电磁信号的控制

舰船水下极低频（ＥＬＥ）电磁特征信号很容易被探测。船体采用不同的金属结构,或使用有源阴极保护系统都会通过海水产生电流。由螺旋桨轴转动而引起的轴承座阻抗的变化,对这类电流进行调制,产生了极低频电磁场的传播。质量较差的阴极保护（ＡＣＰ）电源滤波器也会引起这种极低频电流的波动。讨论了采用轴主动接地（ＡＳＧ）技术和抗干扰阴极保护滤波器控制极低频特征信号。     

压强调控的太赫兹反射器的设计

基于一维光子晶体air/(AB)~N/air(其中A为GaAs,B为SiO_2)的结构设计了简单的太赫兹反射器,并用传输矩阵法对该结构的反射特性进行了TE与TM两种模式电磁波的理论推导与数值模拟仿真研究.利用结构中只有GaAs的介电常数能被外部压强进行调节,通过理论计算与数值仿真,分别对GaAs的厚度、TE与TM两种模式电磁波的入射角和外部压强等参数进行了其反射特性研究.理论计算与数值模拟仿真的结果表明,基于一维光子晶体air/(AB)~N/air的结构能制备成外部压强调控的大角度和全向性的太赫兹反射器.     

“极低频探地工程”在资源探测和地震预测中的应用与展望

"极低频探地(WEM)工程"是国家发改委批准的"十一五国家重大科学技术基础设施建设项目"之一,极低频(0.1～300 Hz)无线电磁法(WEM法)是一种由人工产生极低频电磁波并能有效覆盖数千千米和更大深度探测的创新技术,也是世界电磁探测技术的最新发展,并将在资源探测和地震预测中发挥重要的作用.     

舰船轴频电场的实验验证

阐述了海水中舰船极低频电场的产生机理,并利用船模在实验室实际测量了腐蚀电流和外加防腐电流经螺旋桨转动的调制后在海水中产生的极低频电场.测量结果表明,由不同金属制成的船壳和螺旋桨之间的腐蚀电流和防腐电流经螺旋桨转动的调制后,在海水中会产生以螺旋桨转动频率为基频以及高达几百赫兹的谐波的极低频电场,成为舰船的一个重要目标特性.     

超低频雷达反演海洋内波波长和振幅

利用超低频雷达探测海洋内波是海洋内波探测的新方法,该方法使用1Hz～100Hz频段的电磁波探测海洋内波并反演得到内波振幅和波长等参数.根据超低频电磁波在海水中、海气界面和内波界面处的传播特性以及海洋内波水下结构特点,建立了超低频雷达反演海洋内波振幅、波长模型,并分析了探测的回波信号,仿真结果表明,使用超低频雷达可以反演得到内波振幅和波长.     

极浅水单点系泊FPSO低频响应分析

对单点系泊FPSO在极浅水中波浪作用下的低频响应进行频域数值计算与模型试验研究,水深16.7m,入射波有义波高4.1m.计算结果与试验结果符合良好.试验中的波浪校验结果显示,在不规则波浪谱中出现明显的低频成分.由此产生了一阶低频波浪力,其能量谱是通常二阶波浪力谱的近百倍,导致FPSO在极浅水中所受低频波浪力大大增加,并引起极大幅度的共振纵荡运动响应.极浅水时,低频纵荡运动响应主要是一阶的,二阶成分几乎可以忽略,而且与深水相比,由于阻尼和二阶波浪力同时增加,二阶响应变化不大.低频浅水长波和一阶低频波浪力及其诱导大幅运动响应会给极浅水FPSO和系泊系统设计带来严重影响,在水动力性能预报时必须仔细予以考虑.     

特低频对潜通信系统研究

特低频通信的工作频率在0．001Hz到5Hz之间，其信号可以穿透250米深的海水而保证能量没有明显的衰减。这种对海水极强的穿透能力和遍及全球的传播范围，使特低频通信成为丫实现陆地与潜艇之间通信的有效手段。按照特低频频谱特性，特低频信号产生、传播、接收过程的顺序介绍特低频对潜通信系统的研究与应用。     

深海中极低频时谐环形电流源电场的解析解

将海水看作线形、均匀、各向同性的半无限大导体空间,利用汉克尔变换及开尔文函数近似展开式求得极低频时谐点电极产生的电场强度解析式,然后利用矢量叠加方法可以推导出极低频时谐环形电流源产生的电场强度解析式,进而可以计算海水中任意场点的电场值.     

一种紧凑的圆波导 TE01模式激励器

提出了一种基于微带结构的K波段圆波导 T E01模式的激励器。该激励器由四个微带贴片单元环形排列组成,通过设计合理的馈电网络实现TE01模式的辐射。运用 HFSS电磁仿真工具分析了该激励器在圆波导中对TE01模式电磁波的激励情况,并设计了一个微波传输损耗测量实验来验证T E01模式激励的有效性。     

超低频水下发射天线的可行性研究

超低频电磁波从海水传入大气时,在海面处发生反射和透射,穿透海面的能量集中在界面附近,以侧面波沿两种介质分界面传播的。通过对比海面附近单位水平电偶极子在水平距离100km和5000km及100m深度的海水中产生的电磁场和美国一个超长波台的数据,由计算结果知采用中场水下发射天线对100m深度的水下设备进行通信几乎是不可能实现的。但在近场上,同样采用的发射电流,仅需很短的天线,可以大大降低超低频发射系统的成本,而且目标隐蔽,生存能力强和灵活机动。     

基于Duffing振子的微弱极低频信号检测研究

未来各国的对潜通信技术越来越趋于极低频通信,为了能够解决如何在强噪声下检测微弱极低频信号,做了一些尝试性的理论研究。在分析了利用Duffing振子检测微弱信号原理的基础上,利用Simulink仿真软件建立系统仿真模型,分析总结极低频频段在此系统中的特点,提出了一种利用Duffing振子检测单一频率或者某一频段的微弱极低频信号的新方法。通过大量的仿真实验,证明利用这种方法可以达到了预期的设想,检测信噪比达到-42.5dB,证实了这一方法的理论可行性。     

舰艇水幕对电磁脉冲武器的防护

电磁脉冲武器由于独特的作用机理和作战效能，开始在实战中出现，如何对电子设备进行电磁防护，也就成了现代战争的一个再要课题：海水对电磁波具有很强的衰减作用，同时具备成本低、使用方便、防护效能高的特点，讨论水面舰艇水幕系统对电磁脉冲武器的防护问题.     

基于电子罗盘的水下云台控制系统

海水对蓝绿光的衰减要比对其它波长的电磁波和光波的衰减小得多,因此这也成为水下光通信的物理基础。为了更好地开展水下光通信的试验,文章设计了一种可用于调整水下激光发射机姿态的控制系统。通过电子罗盘获得当前时刻系统的俯仰及横滚角度,然后通过控制系统及随动系统调整云台转到合适的位置,使得发射机处于一个较理想的姿态。该系统具有良好的人机交互界面,便于操作者对水下发射系统进行操作。     

海上蒸发波导下的电波传播衰减测量方案设计

介绍电磁波单程传播衰减理论，以及传播衰减和雷达作用距离之间的关系，在分析雷达作用距离对大气波导高度的敏感性基础上，设计雷达电磁波传播衰减特性的测量方案。     

浅海中稳恒环形电流源电场数值仿真

将海水看作线形、均匀、各向同性的半无限大导体空间,建立点电极模型,然后利用矢量叠加方法可以推导出极低频时环形电流源产生的电场强度的解析分析式,运用文中推导的电场强度的解析分析式,可以计算海水中任意场点的电场值。     

极浅水多体波浪能发电装置锚泊系统设计

采用三维势流理论对多体波浪能发电装置进行频域水动力计算,分析极浅水效应和多体间相互作用对单体发电装置的水动力性能的影响。利用Orcaflex软件建立多体波浪能发电装置数值模型,浮体间采用铰接进行连接,并利用弹簧单元模拟发电液压缸的弹性阻尼作用。为极浅水多体波浪能发电装置设计合理的锚泊方案,采用时域动态耦合方法进行分析,同时考虑极浅水效应、多体影响和二阶低频力,根据API规范对自存工况下的锚泊缆强度进行校核,并对确定选用的锚泊方案进行敏感性分析。通过对计算结果进行分析,发现在进行浅水多浮体锚泊设计时,低频波浪载荷、多体相互作用和海底摩擦不可忽视;对于极浅水的锚泊系统设计,Lazy wave 型锚泊形式优于传统悬链线式锚泊。上述研究工作为近海极浅水海域新型海洋能发电装置锚泊系统的设计提供了新的参考和思路。     

极浅水单点系泊系统的设计研究

在分析研究单点系泊系统的主要形式、特点和适用范围的基础上,选取了软刚臂单点系泊系统作为的"海洋石油113"新单点系泊系统,针对其设计中遇到的难题,进行了深入研究,归纳总结了极浅水海域单点系泊系统的设计时所重点关注的设计基础、低频波浪力、触底和上浪等关键问题,为今后极浅水单点系泊系统设计提供一点借鉴经验。     

极浅水多体波浪能发电装置锚泊系统设计

采用三维势流理论对多体波浪能发电装置进行频域水动力计算,分析极浅水效应和多体间相互作用对单体发电装置的水动力性能影响。利用Orcaflex软件建立多体波浪能发电装置数值模型,浮体间采用铰接进行连接,并利用弹簧单元模拟发电液压缸的弹性阻尼作用。为极浅水多体波浪能发电装置设计合理的锚泊方案,采用时域动态耦合方法进行分析,同时考虑极浅水效应、多体影响和二阶低频力,根据API规范对自存工况下的锚泊缆强度进行校核,并对确定选用的锚泊方案进行敏感性分析。分析计算结果发现:在进行浅水多浮体锚泊设计时,低频波浪载荷、多体相互作用和海底摩擦不可忽视;对于极浅水的锚泊系统设计,Lazy wave型锚泊形式优于传统悬链线式锚泊。研究工作为近海极浅水海域新型海洋能发电装置锚泊系统的设计提供了参考和新思路。