ICS 33.100
GB
L 06
中华人民共和国国家标准
GB/T18039.10—2018/IEC61000-2-9:1996
电磁兼容 环境
HEMP 环境描述 辐射骚扰
Electromagneticcompatibility(EMC)Environment- DescriptionofHEMPenvironmentRadiateddisturbance
[IEC61000-2-9:1996,Electromagneticcompatibility(EMC)- Part2:EnvironmentSection9:DescriptionofHEMPenvironment-
Radiated disturbance,IDT
2018-05-14发布
2018-12-01实施
国家市场监督管理总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T18039.10—2018/IEC 61000-2-9:1996
目 次
前言 1 范围 2 规范性引用文件 3 概述 4 术语和定义 5 高空电磁脉冲环境的描述、辐射参数
m
...
5.1 高空核爆炸 5.2 HEMP在地面作用范围 5.3 HEMP时域波形 5.4 磁场分量 5.5 HEMP幅值谱和能量注量谱 5.6 早期、中期和晚期HEMP的影响权重 5.7 反射和透射：
t-
11 11 13 13 GB/T18039.10—2018/IEC61000-2-9:1996
前言
《电磁兼容环境》分为以下部分：
GB/Z18039.1—2000 电磁兼容 环境 电磁环境的分类； GB/Z18039.2—2000 电磁兼容 环境 工业设备电源低频传导骚扰发射水平的评估； GB/T18039.3—2017 电磁兼容 环境 公用低压供电系统低频传导骚扰及信号传输的兼容水平； GB/T18039.4—2017 电磁兼容 环境 工厂低频传导骚扰的兼容水平； GB/Z18039.5—2003 电磁兼容 环境 公用供电系统低频传导骚扰及信号传输的电磁环境； GB/Z18039.6 6—2005 电磁兼容 环境 各种环境中的低频磁场； GB/Z18039.7—2011 电磁兼容 环境 公用供电系统中的电压暂降、短时中断及其测量统计结果； GB/T18039.8—2012 电磁兼容 环境 高空核电磁脉冲(HEMP)环境描述传导骚扰； GB/T18039.9—2013 电磁兼容 环境 公用中压供电系统低频传导骚扰及信号传输的兼容水平； GB/T18039.10—2018 电磁兼容 环境 HEMP环境描述 辐射骚扰。
本部分为GB/T18039的第10部分。 本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本部分使用翻译法等同采用IEC61000-2-9：1996《电磁兼容（EMC） 第2部分：环境 第9节：
HEMP环境描述 辐射骚扰》。
本部分做了下列编辑性修改：
为与现有标准系列一致，将本部分名称改为《电磁兼容 环境 HEMP环境描述 辐射骚扰》。 根据原文意，将原文图5左上角上公式移至图5的脚注。 根据中文行文习惯，将原文图14a）、14b)的说明性文字置于图14的图题之前。 根据中文行文习惯，将原文图15的说明性文字置于图15的图题之前。 根据中文行文习惯，将原文图16a)、16b)的说明性文字置于图16的图题之前。
本部分由全国电磁兼容标准化技术委员会（SAC/TC246)提出并归口。 本部分起草单位：清华大学。 本部分主要起草人：孟萃、李鑫、谭兆杰、范亚芳。
II GB/T18039.10—2018/IEC61000-2-9:1996
电磁兼容环境
HEMP环境描述 辐射骚扰
1范围
《电磁兼容环境》的本部分定义了高空电磁脉冲（HEMP)环境，即高空核爆炸的效应之一。 研究这个题目需要考虑两种情况：
高空核爆炸；低空核爆炸。
一
对于民用系统来说，最严重的一种情况是高空核爆炸。在这种情况下，核爆炸的其他效应，如爆炸、 地面冲击、热辐射及致电离辐射均不会影响到地面。然而，核爆炸产生的电磁脉冲可能会引起通信系统、电子和电力系统的损伤和毁坏，进而影响现代社会的稳定，
本部分的目的是建立HEMP环境的一个一般参考，为敏感设备选择实际环境参数，从而评估其敏感度。
2规范性引用文件
2
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T4365—2003电工术语电磁兼容[idtIEC60050（161)：1990]
3概述
高空（高于30km)核爆炸会产生3类电磁脉冲，这3类电磁脉冲在地球表面都可以观测到：
早期高空电磁脉冲（快）；一中期高空电磁脉冲(中等）；一晚期高空电磁脉冲（慢）。 从历史上看，人们将大部分注意力都集中在早期高空电磁脉冲上，曾经一度将高空电磁脉冲简单认
-
为就是指早期高空电磁脉冲。而在这里，我们使用的术语“高空EMP”或“HEMP”将包括所有这3类电磁脉冲。术语核电磁脉冲（NEMP1>）则覆盖很多类别，其中包括地面核爆炸产生的源区核电磁脉冲（SREMP)）以及在空间系统激励的系统电磁脉冲（SGEMP3)）。
由于高空电磁脉冲（HEMP)是由高空核爆炸产生，在地面将不存在其他核武器效应，如射线、热辐射、冲击波等。20世纪60年代初，美国在南太平洋进行高空核爆试验，结果对远离爆炸点的电子设备产生巨大效应的报告中首次出现了高空电磁脉冲(HEMP)这个术语。
术语和定义
4
GB/T4365一2003界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 1）NEMP：核电磁脉冲。 2）SREMP：源区核电磁脉冲。 3) SGEMP：系统电磁脉冲。 GB/T18039.10—2018/IEC 61000-2-9:1996
4.1
垂直平面仰角 angle of elevation in the vertical plane 亚在水平面的垂直平面中，传播方向与水平平面（地平面)之间夹角（见图1）。
1
水平极化
X
Ein
K
垂直极化 X MHin
F
Eae
地面
图1关于极化、仰角亚和方位角Φ的定义
4.2
方位角 azimuthangle d 传播方向在地平面上的投影与目标的主轴（图1中对传输线来说为Z轴)之间夹角。
4.3
复合波形 compositewaveform 将一组波形中最重要特征最大化的波形。
4.4
耦合 coupling 高空电磁脉冲与系统作用，在系统表面和线缆上产生电流和电压。电压是由感生电荷产生的，仅定
义于低频且波长大于表面或缝隙尺寸时。 4.5
电磁波传播方向 direction of propagation of the electromagnetic wave 传播矢量k的方向，与电场及磁场矢量所在平面垂直（见图2）。
E
H
图2平面波的几何学定义
2 GB/T 18039.10—2018/IEC 61000-2-9:1996
4.6
EE2E 分别指早期、中期和晚期高空电磁脉冲的电场。
4.7
电磁脉冲 electro magnetic pulse;EMP 任意电磁脉冲，总称。
4.8
能流 energyfluence 坡印亭矢量的时间积分，单位为J/m。
4.9
地磁倾角 geomagnetic dip angle dip 地磁场通量密度矢量B。的倾角，即该点地磁场所在南北极平面与水平面之间夹角，在地磁场北极
p=90°，在地磁场南极为9dp=一90°（见图3）。
磁场南北极平面
B
地球 -
南
北
图3 地磁场倾角
4.10
爆心地面投影点 ground zero 爆心垂直投影到地球表面的点，有时也称为表面零点。
4.11
HEMP high-altitude nuclear EMP 高空电磁脉冲。
4.12
高空（核爆炸） high-altitude(nuclear explosion) 爆心高度在30km以上的爆炸。
4.13
爆心高度 height of burst; HOB 爆心的高度。
4.14
水平极化 horizontal polarization 如果一个电磁波，其磁场矢量在人射面，电场矢量与人射面垂直且与地平面平行，则称其为水平极
化（图1)。这种极化场也称为横电场（TE)。 4.15
入射面 incidence plane 由传播矢量与地平面法线形成的平面。
3 GB/T18039.10—2018/IEC61000-2-9:1996
4.16
低空（核爆炸）low-altitude（nuclearexplosion）爆心高度低于1km的核爆炸。
4.17
核电磁脉冲nuclearEMP;NEMP 由核爆炸产生的所有类型电磁脉冲总称。
4.18
极化 polarization 电场矢量方向。
4.19
瞬发辐射 promptradiation 在爆炸后1μs内辐射出的核能。
4.20
源区电磁脉冲 sourceregion EMP;SREMP 由瞬发辐射在空气中激发出电流（源)而产生的核电磁脉冲。
4.21
切点tangentpoint 地球表面一点，从爆心到地球表面引一条切线，该切线与地球的交点。
4.22
切向半径 tangentradius 沿地球表面由爆心地面投影点到任一切点的长度
4.23
垂直极化 vertical polarization 如果一个电磁波，其电场量在人射面，磁场矢量与入射面垂直且与地平面平行，则称其为垂直极
化（图1）。这种极化场也称为横磁场（TM)。
5 高空电磁脉冲环境的描述、辐射参数
5.1 高空核爆炸
当核武器在高空爆炸时，爆炸产生的大部分瞬发辐射（如X射线、丫射线以及中子)能量在爆心下方的高密度大气层沉积。在沉积区内（也称源区），射线与空气分子发生康普顿作用，产生康普顿电子。 这些运动电子在地球磁场的作用下发生偏转，产生横向的电流，从而产生一个横向的电场并传播到地球表面。上述机理描述了早期HEMP的产生过程，如图4所示。早期HEMP的描述参数如下：峰值场强大（几十千伏每米），上升前沿快（几纳秒），持续时间短（最多100ns），波阻抗为377Q。早期HEMP辐射范围是爆心视野范围内的地球表面，电场的极化方向与其传播方向和沉积区内的局部地磁场方向垂直。在北半球和南半球上距离赤道足够远处，早期HEMP电场极化方向几乎是水平的。
紧接着早期快HEMP瞬态脉冲，由爆炸辐射中子产生的散射射线和硬射线发生附加电离，产生第二部分（中期)HEMP信号。该部分信号的幅值在10V/m到100V/m范围内，持续时间在100ns 到几十毫秒。
最后一部分HEMP信号 一晚期HEMP，也称为磁流体动力学电磁脉冲（MHD-EMP）。晚期 HEMP电场幅值小（几十V/m），上升前沿慢（几秒），持续时间长（几百秒）。它会在电力线网和通信网络上感应出电流，其作用效果与在加拿大和北欧等国家经常观测到的太阳磁暴在电力线网和通信网络上的作用效果类似。晚期HEMP与通信网络和电网作用，产生感应电流，将会造成谐波和相位的失衡，从而会对主要电力系统部件（如变压器）造成损伤。 4 GB/T 18039.10—2018/IEC 61000-2-9:1996
核爆炸
丫射线
沉积(源)区域
y ot
电磁辐射
地面
地面零点
图4 高空核爆炸产生早期HEMP图解
5.2 HEMP在地面作用范围
高空核爆炸时，HEMP在地面的作用范围取决于爆炸高度和爆炸当量。在作用范围内不同位置处观测到的电场信号差别非常大（比如峰值、上升时间、持续时间或是极化方向），例如，对北半球的高空核爆炸，最大峰值电场（记为Emax）出现在爆心地面投影点的南面，高达50kV/m（该值取决于爆高以及爆炸当量）。图5描述了早期HEMP在地球表面作用范围的切向半径与爆高（HOB)的关系。例如，爆高 50km时，早期HEMP在地面的作用半径为800km；爆高500km时，作用半径为2500km。图6所示为不同爆高下，早期HEMP在地面作用范围内峰值场强的变化
2 500
2 000
个爆心
1500 01 000-
爆炸高度
HOB
爆炸投影点
正切点
500
o -0
200 爆炸高度HOB/km
400
100
300
500
R110HOB,HOB≤500km。
图5 HEMP在地球表面作用范围切向半径与爆炸高度的关系
5