高校微波暗室规划建设思考_张孟尧.pdf
《高校微波暗室规划建设思考_张孟尧.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高校微波暗室规划建设思考_张孟尧.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 实 验 技 术 与 管 理 第 40 卷 第 10 期 2023 年 10 月 Experimental Technology and Management Vol.40 No.10 Oct.2023 收稿日期:2023-04-26 修改日期:2023-07-24 作者简介:张孟尧(1985),男,陕西咸阳,硕士,工程师,主要研究方向为实验室规划建设管理,。引文格式:张孟尧.高校微波暗室规划建设思考J.实验技术与管理,2023,40(10):254-260.Cite this article:ZHANG M Y.Reflections on planning and construction
2、 of microwave anechoic chamber in colleges and universitiesJ.Experimental Technology and Management,2023,40(10):254-260.(in Chinese)ISSN 1002-4956 CN11-2034/T DOI:10.16791/ki.sjg.2023.10.039 高校微波暗室规划建设思考 张孟尧(西安交通大学 校园规划与基本建设管理中心,陕西 西安 710054)摘 要:暗室是高校电气电磁学科专业实验室,具有投资大、标准高、技术复杂、建设困难的特点。该文以全频带、强电磁环境暗室
3、的规划建设为例,提出与主体建筑一体化、全焊接、依附式的大型暗室建设模式,在节约建设成本的同时提高了暗室的空间利用率,满足了大型受试设备对空间和荷载的要求。对于暗室类非标准实验室的建设,在规划建设过程中应充分考虑其复杂性,提前规划建设全流程的关键节点和关键步骤,满足相关建设指标和实验需求指标。关键词:微波暗室;电磁屏蔽室;电磁屏蔽;高校实验室 中图分类号:G647;TU244.5 文献标识码:A 文章编号:1002-4956(2023)10-0254-07 Reflections on planning and construction of microwave anechoic chamber
4、 in colleges and universities ZHANG Mengyao(The Campus Planning and Basic Construction Management Center,Xian Jiaotong University,Xian 710054,China)Abstract:The anechoic chamber is a professional laboratory of electrical and electromagnetic disciplines in colleges and universities.It has the charact
5、eristics of large investment,high standards,complex technology and difficult construction.Taking the planning and construction of the anechoic chamber with full frequency band and strong electromagnetic environment as an example,this paper proposes a large-scale anechoic chamber construction mode th
6、at is integrated with the main building,fully welded and attached.It not only saves the construction cost,but also improves the space utilization rate of the anechoic chamber,and meets the requirements of large-scale test equipment for space and load.For the construction of non-standard anechoic cha
7、mber laboratories,the complexity should be fully considered in the planning and construction process,and the key nodes and key steps of the whole process should be planned and constructed in advance to meet the relevant construction indicators and experimental demand indicators.Key words:microwave a
8、nechoic chamber;electromagnetic shielding enclosure;electromagnetic shielding;university laboratory 专业实验室对于高校占领科研高地、保持学科领先,以及实现“双一流”建设至关重要。微波暗室是高校开展电磁领域教学和科研工作的专业实验室,国内高校的微波暗室主要用于天线性能测试和电磁兼容试验,试验环境单一,无法支持高功率微波等强电磁环境的试验,缺乏全波段、多参数、高功率微波的试验能力。此外,这些暗室的尺寸通常遵循 3 m 或 10 m法原则,且大多采用在主体建筑内单独搭建暗室的形式,即“房中房”,该形式
9、受限于空间尺寸、荷载、出入口大小和起重设备等因素,导致所建暗室无法满足大型试验装备对空间的要求,从而限制了实验和学科的发展1。微波暗室具有建设标准高、投资造价高、建设难度大、建设过程复杂的特点,尽管关于暗室的性能评估、设计、优化和应用有很多相关的计算和仿真等理论支撑2-5,但规划和建设全频带、强电磁环境的综合 张孟尧:高校微波暗室规划建设思考 255 电磁辐射试验平台(强电磁环境暗室)的实践经验较少。本文以西安交通大学强电磁环境暗室的规划建设为例,探讨该类专业实验室的规划建设,为该类实验室的建设提供参考经验。1 建设背景和需求分析 1.1 建设背景 随着第四次工业革命的到来,国家关键基础设施(
10、如电力、电信、计算机网络和大数据等)和国防重大装备在强电磁环境下的生存能力已成为国防安全和国家战略的关键问题。因此,高校迫切需要能够开展包括高空电磁脉冲、雷电、高功率微波、高强度辐射场和极端地磁暴等电磁环境效应试验,并能提供综合防护技术的试验平台。该平台不仅可以为高校提供“一站式”解决重大装备电磁安全问题的方案,同时也对高校“双一流”建设和电气 A+学科的发展十分重要。暗室作为一种能够提供稳定电磁环境的测试场地,能替代传统的开阔测试场、抑制内部电磁波多路径反射干扰、降低电磁测量等领域的成本,因此成为电磁兼容测试的重要环境,是高校开展系列电磁科研试验的重要支撑物理空间。同时,暗室在装备电磁发射、
11、抗扰度评估和隐身能力评价等方面应用较多6。1.2 需求分析 电磁屏蔽室是一种封闭的结构,用于阻断内外电磁信号,并对电子信息设备或系统的电磁泄漏发射能量起衰减作用,电磁屏蔽室可以阻断隔离室内外的电磁信号,但内部的电磁波仍会被反射叠加。暗室是一种在内表面装有吸波材料的电磁屏蔽室,能减少内部电波反射,避免产生混波效应。本项目旨在建设一个全频带且可开展全波段、多参数、高功率微波试验研究的强电磁环境综合试验平台,采用与建筑主体一体化、全焊接和依附式的建设思路,包括强电磁环境暗室、电磁环境效应大厅等平台建设,这些平台均涉及电磁屏蔽室的建设。因暗室的建设要求和造价更高、工艺更复杂,具有典型性,故以暗室建设为
12、例,讨论如何规划建设该类实验室。1.2.1 性能指标 暗室的建设首先需要考虑其工作频率、吸波材料、应用领域和测试对象等因素。其性能指标包括屏蔽效能、归一化场地衰减、场地均匀性、场地电压驻波比、背景噪声、交叉极化、接地电阻、电源进线对屏蔽板及电缆之间绝缘电阻等符合电磁兼容性测试实验室认可要求(GJB 292697)。以暗室的屏蔽效能为例,应考虑学科需求、实验要求、暗室和电磁屏蔽室规范规定等因素,可结合试验领域,按电磁波暗室工程技术规范(GB 508262012)和电磁屏蔽室工程技术规范(GB/T 507192011)的计算方法,取其最严格的标准,同时应考虑是否需要进行特殊的军工或国防实验(执行标
13、准不一),并根据相关标准最终确定屏蔽效能指标,本项目暗室屏蔽效能指标如表 1 所示。表 1 为实验基本要求,未列出 0.1 GHz 以下频率对应的屏蔽效能要求,有条件时建议频率下限为 14 kHz。表 1 暗室屏蔽效能指标 频率/GHz 衰减量/dB 场源 0.11 100 电场 110 100 平面波 1018 90 平面波 1840 90 平面波 1.2.2 空间尺寸 结合暗室的天线位置、静区位置、功能和应用领域、主要频段、电磁场场结构、吸波材料类型及铺设和试验对象等综合确定暗室的建筑体型(长方体、正方体、椎形体、异形体、喇叭体、扇形等)和空间尺寸7-9。目前最常见的暗室形状有锥形、矩形和
14、喇叭形,其中矩形暗室因具有应用范围广、适用频带宽、交叉极化小和路径损耗少等特点,成为最常见的暗室10。为了达到更好的交叉极化特性,矩形暗室的长宽比一般在 23,高度一般与宽度相同或接近。暗室内的四周墙面、顶面和地面均由屏蔽板组成,且在屏蔽板上安装吸波材料。暗室规划建设时,因建筑结构方案中考虑的屋顶网架高度、行车高度、屋面板高度、检修通道高度等因素均对暗室净尺寸影响较大,且一般设计单位关注的尺寸为建筑外墙轴线之间的尺寸和屋面至地面的高度。因此,在确定暗室的尺寸时,需特别注意区分屏蔽板之间的净尺寸和建筑尺寸,避免因尺寸概念的理解有偏差而导致方案错误,建议在前期需求阶段,以暗室内不含吸波材料的屏蔽板
15、之间的净尺寸为基准(但应考虑吸波材料的占用尺寸)来确定暗室的尺寸。本项目暗室的空间尺寸为 40.0 m25.0 m 25.2 m(长宽高),呈长方体形状,最大出入口为 7.0 m4.5 m(宽高)的二维电动屏蔽平移门,可满足强电磁环境测试标准规定的多类型装备试验需求,其他尺寸由设计单位根据净尺寸综合考虑。1.2.3 其他需求 在暗室建设中,还应考虑以下条件:吊车行车、室内地面荷载、预留设备基础、循环水和冷却水、温湿度要求、实验设备的电力需求(位置、容量、电压)、网络电话和监控位置,以及室内实验用电缆沟布置等。综上,该类型实验室的布局、尺寸和需求均具有较强的专业性,设计指标通常需要通过复杂的计算
16、并256 实 验 技 术 与 管 理 结合未来试验的要求确定。因此,在规划建设前,建议对同类项目进行充分调研后确定最终需求,再进入下一步的建设阶段。本项目在可行性研究和规划建设初期已对国内不同行业、不同规模的暗室进行了充分调研,并编写了详细的可行性研究报告及初步设计文件,以满足项目建设的详细需求。2 规划建设 2.1 建设标准 暗室工程将在屏蔽工程完成后实施,前期先建设电磁屏蔽室。涉及规范和标准包括国家标准、国家推荐性标准和军用标准。例如:电磁波暗室工程技术规范(GB 508262012)、电磁屏蔽室屏蔽效能的测量方法(GB/T 121902021)、电磁屏蔽室工程技术规范(GB/T 5071
17、92011)、电磁屏蔽室工程施工及质量验收规范(GB/T 511032015)、军用电磁屏蔽室通用技术要求和检验方法(GJBz 2021994)、军用涉密信息系统电磁屏蔽体等级划分和测量方法(GJB 57922006)、处理涉密信息的电磁屏蔽室的技术要求和测试方法(BMB31999)等。在本项目中,根据具体的实验要求确定屏蔽指标满足了国家标准、部分指标满足或优于国军标。为了评估项目对外部环境和人员的辐射影响,项目根据电磁屏蔽实验室的环境安全标准电磁环境控制限值(GB 87022014)和电磁辐射暴露限值和测量方法(GJB 5313A2017)的规定作了测算,结果显示符合要求,对场外公众和基础设
18、施等没有危害。2.2 建设要点 在工程勘察设计领域,暗室工程属技术复杂的非标准室类项目,其设计施工采用的技术手段和评价标 准均不同于建筑工程7。为避免工程出现重大缺陷和交叉问题,暗室的建设应遵循建筑主体工程、专项工程(屏蔽工程和吸波工程)或建筑主体工程、屏蔽工程、吸波工程的建设顺序。其中,专项工程应作为一个独立的工程处理,其设计、施工、招投标、监理、检测和验收均应独立于建筑主体工程,且两者之间的分界面应为建筑主体工程的主结构分界面。例如,在本项目中,钢结构主体建筑的主龙骨即为分界面。暗室的专项工程还包括暗室内部监控、消防、照明、弱电等方面的内容,而分界面外以及暗室内的设备基础、支撑平台、地面和
19、沟槽等应归入建筑主体工程。此外,在各工程实施阶段,应特别注意各工程之间交叉面工程的实施。2.2.1 建筑主体工程 建筑主体工程主要考虑结构形式、总图设计和建筑设计。在该阶段,设计单位应根据空间需求、规划审批要求(容积率、绿化、建筑密度、车位数)和消防、人防等要求进行总图设计,并与使用单位讨论、修改总图,最终提供满足实验室净空间要求和建筑规范要求的建筑尺寸。在该阶段,还需考虑暗室未来采购测试设备的荷载、搬运和接地距离,建议将暗室设置在一层,本项目的接地电阻要求不大于 0.5。图 1为项目设计文件的总图布置情况。暗室采用与建筑主体一体化设计的冷轧钢板焊接式屏蔽体系,属于钢结构建筑,屋面和顶面屏蔽吊
20、顶间有 6.0 m 的空间,用于布置马道、网架、屋面等建筑构件和实验起吊设备,结构柱采用格构柱,其宽度达到了2.35 m,对暗室内净尺寸影响较大(图 2),应特别关注。暗室的地面荷载是建筑主体工程需考虑的重要问题之一,地面荷载应根据试验设备重量、建筑结构荷载规范要求等确定。在本项目中,地面表层采用环氧自流平,地面荷载最大为 20 t/m2,远大于 10 m 法暗 图 1 强电磁环境综合试验平台总平面图 张孟尧:高校微波暗室规划建设思考 257 图 2 暗室剖面图 室 5 t/m2和 5 m 法暗室 2 t/m2的地面荷载。同理,在该阶段还需为暗室专项工程的墙面和顶面预留安装屏蔽钢板、吸波材料和
21、支撑屏蔽龙骨的荷载。此外,建筑主体工程还需综合考虑暗室特点,并设置符合相关规范和标准的弱电、监控、消防、接地、电源、隔震、排风排烟等系统,但需要注意这些系统与暗室工程分界面的处理。2.2.2 屏蔽工程 暗室的屏蔽结构可分为金属网式(如铜网、钢网、钢板冲孔等)、钢板组装式和钢板焊接式等。钢板组装式由若干屏蔽板拼装而成,壳体可拆卸,但屏蔽效能较低。金属网式一般用在简易电磁屏蔽项目中,用于屏蔽射频电磁场的影响。钢板焊接式屏蔽结构壳体稳定、承载力大、屏蔽效能高,适用于各种规格尺寸,特别适合宽高大跨度的建筑,适合本项目的需求11。考虑到双层屏蔽结构建设成本高且适用于屏蔽指标高于 100 dB 的场合,最
22、终选择单层冷轧钢板焊接式屏蔽体系,侧墙和顶面屏蔽层厚 2 mm,地面屏蔽层厚6 mm,采用与主体建筑一体化同步建设的方式,提高了空间利用率并降低了工程造价。由于暗室内侧屏蔽钢板上需安装长度 1 500 mm 的吸波材料,应保证地面和墙面的平整度,如地面平整度不超过 3/2 000 mm,屏蔽层平整度应保证在任意范围内不超过 3/2 000 mm。因此,在建筑主体工程主龙骨的基础上,屏蔽工程需要增加支撑屏蔽吸波材料和满足平整度要求的次龙骨。为保证墙面的平整度及减少造价,设置了 1 000 mm1 000 mm 间距的支撑龙骨体系(横向为 Q235B 材质的 60 mm40 mm2.5 mm 矩管
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高校 微波 暗室 规划 建设 思考 张孟尧
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。