“电蚊拍”原理验证机
radio 2019-7-12原创 电磁脉冲EMP电子技术
Abstract
Pianissimo in the Palm ~ MasterSpark Ver0.1

使用单匝铜管线圈与900pF高压脉冲电容组成无天线的火花发射机,使用近场磁耦合方式作用。

该高压脉冲电容使用TDK的陶瓷电容,经测试ESR为1.2Ω,自谐振频率为45MHz,折算ESL约15nH。

场强在线圈轴线上随距离呈三次方衰减,因此必须贴近才有作用。

高压电源使用某宝的山寨高压模块,奸商号称有400kV,实际从电弧长度来目测大概是10kV左右。

测试1:听力小收音机

结果:损坏

测试2:得力计算器

结果:损坏


测试3:华为手机(贴近)

结果:白屏,重启后恢复


测试4:红米手机(较远)

结果:试验时触摸失灵,屏幕显示刷新场同步出现混乱。停止试验后无异常。


在1m距离远处通过直径40mm的单匝导线环感应出来的信号,峰值约在0.6Vpp的幅度:

可见加上铜管圆环后谐振频率约在15MHz左右。


[修改于 3 个月前 - 2019-07-12 01:14:35]

+25  科创币    虎哥   2019-07-12   安慰~
来自 电磁脉冲EMP电子技术
 
1
2019-7-12 01:03:37
1楼

这篇“论文”代价有点大

看错了,原来手机都没打坏。

看来这种方式可行性不佳,可能用自制高压包把电压升至50kV效果会好一些(储能预计大4倍)。电警棍发生器的高压,两截的那种,实测电压在27kV左右。

[修改于 3 个月前 - 2019-07-12 01:26:58]

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1
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2楼

这个实验确实舍得本钱,不过现在一般正规一点出口海外的电子产品都会抽样打电火花做ESD实验的,设计的时候做了电磁屏蔽,所以表现会比收音机计算器好一点。


以前我一直想做那种基于含能材料的EMP实验,即线圈电流达到最大的时候再用含能材料引爆线圈,不过现在城市化得厉害,就算是装药2克也会发出很大的动静,只能停留再想像中了。。。。。

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3楼

看起来想要实现游戏里那种“隔几十米把汽车打熄火的EMP”,还是得弄个脉冲磁控管之类的东西

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4楼
引用 三水合番 发表于 3 楼的内容:
看起来想要实现游戏里那种“隔几十米把汽车打熄火的EMP”,还是得弄个脉冲磁控管之类的东西

依然不够,要在10m左右距离上产生有效毁伤效果,至少需要GW级脉冲功率(最好达到10GW以上),频率还不能太高,几百兆到2G左右为佳,磁控管有点难以为继。

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5楼
引用 虎哥 发表于 4 楼的内容:
依然不够,要在10m左右距离上产生有效毁伤效果,至少需要GW级脉冲功率(最好达到10GW以上),频率.....

emmm……如果能降到10MW的话,倒还能比较方便的用磁控管实现……

10GW的话……感觉有点玄幻啊 从振荡器到空气的口径面积,似乎得达到一平方米,才能避免空气直接被电场击穿(3kV/mm以下)

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6楼
引用 三水合番 发表于 5 楼的内容:
emmm……如果能降到10MW的话,倒还能比较方便的用磁控管实现……10GW的话……感觉有点玄幻啊

如果10MW就行的话,你算下楼主这个有多大功率

GW用大点的波导就行了,我的理解是(不一定正确),空气击穿是“化学”变化,需要时间,ns级脉冲还没穿就没了。。

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2019-7-13 03:47:28
radio(作者)
7楼
引用 三水合番 发表于 5 楼的内容:
emmm……如果能降到10MW的话,倒还能比较方便的用磁控管实现……10GW的话……感觉有点玄幻啊

纳秒级快脉冲作用下气体放电的机理和特性与通常情况下很不同,瞬时的耐压可以大大提高。直观的理解就是楼上说的“来不及击穿”。

[修改于 3 个月前 - 2019-07-13 04:07:09]

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radio(作者)
8楼
引用 smith 发表于 2 楼的内容:
这个实验确实舍得本钱,不过现在一般正规一点出口海外的电子产品都会抽样打电火花做ESD实验的,设计的时.....

那个不只是引爆线圈这么简单,对炸药起爆的时间和爆轰波的形状以及线圈的强度之类的技术要求非常高。

[修改于 3 个月前 - 2019-07-13 04:08:22]

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9楼
引用 smith 发表于 2 楼的内容:
这个实验确实舍得本钱,不过现在一般正规一点出口海外的电子产品都会抽样打电火花做ESD实验的,设计的时.....

刚刚想到,“测试大能量脉冲电容”(https://www.kechuang.org/t/83456)这篇帖子里,测试压缩硬币的时候用过约8kJ的储能,大概等于1.7g的TNT里的化学能……线圈直接被电能搞炸了,然而并没有观测到显著的EMP……

所以说,考虑到小规模下化学能到电能的转化效率会比较低,可能用几g乃至几十g的能材去炸线圈,都没法产生实用的EMP

如果以“破坏电子设备”为目的的话,可能线圈爆炸产生的破片,会比EMP来得有效得多……


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10楼
引用 虎哥 发表于 6 楼的内容:
如果10MW就行的话,你算下楼主这个有多大功率GW用大点的波导就行了,我的理解是(不一定正确),空气.....

额……确实是……如果电压有27kV的话,电功率似乎刚好10MW

不过顶楼这个作品的问题是,天线电尺寸太小了,辐射电阻特别的低,基本没法产生远场辐射。所以说只对近场区的设备有效(对距离稍远的拍视频用的手机就基本没有效果了)。如果按自由空间中的均匀平面波来算,10MW的功率,已经可以在1m2的面积上,产生有效值为87kV/m的电场了。如果是针对没有屏蔽的电路板,似乎已经足够造成损坏了。

“来不及击穿”这个还真没想到这样的话波导和天线应该就好搞多了,至少不用抽一大堆真空了。

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11楼
引用 三水合番 发表于 10 楼的内容:
额……确实是……如果电压有27kV的话,电功率似乎刚好10MW不过顶楼这个作品的问题是,天线电尺寸太.....

通常脉冲功率对于普通大电器的破坏门限(必要但不充分),在10kV/m水平,对于电磁抗扰性能精心设计过的小电器(比如手机),大约30kV/m。脉冲宽度有一些影响,在同等峰值功率下,平均功率大一些好,单脉冲能量大些好。

按照这些要求,10m处产生入门级的毁伤,不考虑天线增益的话,就是要10GW。如果天线有10dB增益,能够提高毁伤概率。

目前爱好者的实验距离实用还有3个数量级的距离。高压发生器,储能(参见我的上一篇同轴电缆储能的文章),都不是大问题,大问题在于上升时间0.5-5ns范围内的开关尚无简单解决方案。

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12楼
引用 三水合番 发表于 9 楼的内容:
刚刚想到,“测试大能量脉冲电容”(https://www.kechuang.org/t/83456).....

那种EMP原理好像不是用化学能转换成电磁能,雷管爆炸只是相当于一个开关制造瞬时短路,使得瞬间功率达到最大。还是需要电容储能的。不过几乎所有的文献都只讲了原理,几乎没有介绍实验数据,另外2003年伊拉克实战美军曾经投下过,但也没有什么作战成效

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radio(作者)
13楼
引用 smith 发表于 12 楼的内容:
那种EMP原理好像不是用化学能转换成电磁能,雷管爆炸只是相当于一个开关制造瞬时短路,使得瞬间功率达到.....

那个的原理就是化学能转化成电磁能。

简单来说,比如一个通有电流的单匝理想导线圈,其中会产生一个磁通,同时线圈每一个小单元都收到径向向外的斥力。如果这时我用一个外力克服线圈的电磁斥力向内“压缩”线圈,由于楞次定律线圈内的磁通倾向于维持不变,而同时面积减小,磁感应强度上升,相当于把磁通“压缩”进了一个更小的面积,并且使得线圈中电流成倍增加。这个过程中线圈电磁能量的增加是由外力做功导致的。由于实际上线圈有电阻,所以这个结构只有用上百米每秒的速度来压缩线圈才能产生显著的效果,能够做到这一点的实用方法就是炸药爆炸。这是简单的理解,实际上一般是通过炸药爆炸膨胀一个通电多匝线圈内的铜管来逐匝短路线圈造成压缩面积的效果。具体的原理和结构分析还有一些仿真和实测的例子可以看<<磁通量压缩发生器>>这本书。那个电容只是起到激励一个初始电流的作用,也有不用电容的结构,比如说可以用永磁铁激励一个初始磁场给一个较小的放生器,再用这个小发生器提供电流激励大发生器。如果磁通压缩发生器要作为电磁脉冲装置来使用,需要接一个电容性的天线或者接脉冲成形线驱动虚阴极振荡器,才能把电磁能转化成有效的辐射。

[修改于 3 个月前 - 2019-07-13 21:07:52]

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radio(作者)
14楼
引用 三水合番 发表于 10 楼的内容:
额……确实是……如果电压有27kV的话,电功率似乎刚好10MW不过顶楼这个作品的问题是,天线电尺寸太.....

其实这个“有效功率”不太好定义。因为几乎根本没有远场的辐射,而近场传输的功率又随负载变化而变化。能够算的只有消耗的总功率,这个总功率可能很难跟远场辐射的功率来比较,按场强比较大概更合适一点。

如果要发生远场辐射的话,需要和火花发射机一样另外接上/耦合一个谐振的天线。

[修改于 3 个月前 - 2019-07-14 02:12:12]

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15楼
引用 radio 发表于 13 楼的内容:
那个的原理就是化学能转化成电磁能。简单来说,比如一个通有电流的单匝理想导线圈,其中会产生一个磁通,同.....

原来是这样,我得找找这本《磁通量压缩发生器》书看看

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radio(作者)
16楼
磁通量压缩发生器 pdf
引用 smith 发表于 15 楼的内容:
原来是这样,我得找找这本《磁通量压缩发生器》书看看

磁通量压缩发生器 L.L.ALTGIBERS M.D.J..pdf45.5M55次下载

[修改于 3 个月前 - 2019-07-13 22:06:03]

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2019-8-26 11:53:53
2019-8-26 11:53:53
17楼

找了一圈,咋没看到完整的电路图呢?用火花发射机的电路图就行吗?

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radio(作者)
18楼
引用 154454496 发表于 17 楼的内容:
找了一圈,咋没看到完整的电路图呢?用火花发射机的电路图就行吗?

是的

这个实物图本身应该够清楚了吧

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2019-8-27 02:13:48
19楼

由于没有找到合适且廉价的放电开关,目前陷入了江局。

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