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第1篇 电磁场基础 1

第1章 静电场 3

1场源关系 3

1.1库仑电场 3

1.2电场强度 3

1.3高斯通量定理的积分形式 3

1.4高斯通量定理的微分形式 3

1.5点电荷的电场强度 3

1.6电场符合叠加定理 3

1.7无限长线电荷的电场强度 3

2电压与电位 4

2.1电压 4

2.2电位 4

2.3电位与电场强度的关系 4

2.4点电荷的电位 4

2.5电位符合叠加定理 4

2.6无限长线电荷的电位 4

3电介质与电位移 4

3.1电介质 4

3.2介电常数 5

3.3电介质的极化 5

3.4电介质的击穿 5

3.5电位移与高斯通量定理的一般形式 5

4导体与静电场的屏蔽 5

4.1静电场中导体的特性 5

4.2静电场的屏蔽 6

5静电场的基本方程与介质交界面条件 6

5.1静电场的基本方程 6

5.2介质交界面条件 6

6电位满足的方程与边值问题 6

6.1电位满足的方程 6

6.2电位的边值问题 6

6.3两层介质的平板间电场计算 7

7几种典型结构的电场计算公式 7

7.1有限长线电荷的场 7

7.2均匀场中两平行板间的电场 7

7.3同轴圆柱电极间的电场 8

7.4两层介质同轴圆柱电极间的电场 8

7.5同心球电极间的电场 8

7.6两层介质同心球电极间的电场 8

8电场能量与电场力 8

8.1静电场的能量 8

8.2库仑定律 9

8.3计算电场力的虚位移法 9

9电容与典型结构的电容计算式 9

9.1两导体间的电容 9

9.2多导体的部分电容 9

9.3电位系数与感应系数 9

9.4多导体的工作电容 10

9.5平行板电容器 10

9.6同心球电容器 10

9.7两导体球构成的电容器 10

9.8同轴圆柱电容器 10

9.9两导线间的电容 10

9.10单根有限长导线的电容 11

9.11三相制输电线的电容 11

10镜像法与电轴法 11

10.1点（线）电荷对零电位面的镜像 11

10.2点（线）电荷对介质交界面的镜像 11

10.3点电荷对导体球的镜像 11

10.4线电荷对导体圆柱的镜像 12

10.5线电荷对介质圆柱的镜像 12

10.6电轴法 12

10.7半径相同的两导体圆柱的电轴法 12

10.8半径不同的两导体圆柱的电轴法 13

10.9嵌套在一起的两非同轴圆柱导体壳间的电场 13

10.10逐次镜像法 13

11常见绝缘材料的介电常数与电介质强度及漏电阻率 14

第2章 恒定电场 15

1导体内电流与电流密度 15

1.1电流 15

1.2电流密度矢量 15

1.3电流场 15

1.4电荷守恒定律与电流连续性原理 15

2恒定电场的基本方程与交界面条件 15

2.1恒定电场的基本方程 15

2.2欧姆定律的微分形式 15

2.3电位 15

2.4交界面条件 16

2.5非完纯导体的交界面条件 16

3功率损耗与焦耳定律 16

4恒定电场与静电场的比拟 16

5电导与电阻计算 16

6接地电阻 17

6.1电气工程中的接地 17

6.2接地电阻的定义 17

6.3球形接地极的接地电阻 17

6.4圆柱形接地极的接地电阻 18

6.5圆板形接地极的接地电阻 18

6.6跨步电压和接触电压 18

6.7阻性耦合电磁影响 18

7常见导电材料的电阻率 19

第3章 恒定磁场 20

1场源关系 20

1.1磁感应强度 20

1.2毕奥-萨伐尔定律 20

1.3磁场强度 20

1.4安培环路定律的积分形式 20

1.5安培环路定律的微分形式 20

1.6无限长直圆柱形导线的磁场 20

1.7无限长螺线管线圈的磁场 21

2几种典型结构的磁场计算公式 21

2.1有限长线电流的场 21

2.2圆环形线电流的场 21

2.3有限长螺线管的场 21

2.4镯形螺线管线圈的场 21

2.5两片无限大面电流的场 21

3磁介质与磁化 21

3.1磁介质与磁导率 22

3.2磁介质的磁化 22

3.3用磁感应强度表示的安培环路定律 22

3.4磁导率与磁化率 22

3.5起始磁化曲线 22

3.6磁滞回线与磁滞损耗 23

3.7铁磁材料的基本磁化曲线 23

3.8硬磁和软磁材料 23

4恒定磁场的基本方程与介质交界面条件 23

4.1磁通连续性定理 23

4.2基本方程组 23

4.3交界面条件 23

5矢量磁位与标量磁位 23

5.1矢量磁位的定义 24

5.2矢量磁位满足的方程 24

5.3一根短导线的矢量磁位 24

5.4一对无限长传输线的矢量磁位 24

5.5矢量磁位满足的界面条件 24

5.6矢量磁位描述的磁力线 24

5.7由矢量磁位表示磁通 25

5.8标量磁位的定义 25

5.9标量磁位满足的方程与界面条件 25

6恒定磁场的屏蔽 25

6.1圆柱壳对外场的屏蔽 25

6.2圆柱壳对内场的屏蔽 25

7电感与典型结构的电感计算 25

7.1磁通与磁链 25

7.2自感 25

7.3互感 26

7.4电感的计算 26

7.5圆环形导线的自感 26

7.6直导线的自感与两根平行导线的互感 26

7.7平行板传输线的自感 26

7.8同轴电缆模型的自感 26

7.9密绕直螺线管的自感 26

7.10两对传输线之间的互感 26

7.11一对传输线的自感 27

7.12长导线与圆环导线的互感 27

7.13电流互感器模型的互感与自感 27

7.14两个嵌套螺线管的互感 27

8磁场能量与磁场力 27

8.1用电流和磁链表示的磁场能量 27

8.2用电流和电感表示的磁场能量 27

8.3用电流密度和矢量磁位表示的磁场能量 27

8.4用场强表示的磁场能量 27

8.5安培力 27

8.6计算磁场力的虚位移法 28

9镜像法 28

9.1载流导线对理想导磁材料表面的镜像 28

9.2载流导线对无限大介质交界平面的镜像 28

9.3载流导线对圆柱体的镜像 28

10一些材料的相对磁导率 28

第4章 时变电磁场 30

1电磁感应定律 30

1.1磁链 30

1.2感应电动势 30

1.3电磁感应定律 30

1.4楞次定律 30

1.5感应电场 30

1.6洛仑兹力 30

1.7动生电动势（发电机电动势） 30

1.8感生电动势（变压器电动势） 30

1.9动生电动势与洛仑兹力的关系 30

1.10电磁感应定律的积分形式 30

1.11电磁感应定律的微分形式 30

2全电流定律 31

2.1传导电流 31

2.2位移电流 31

2.3运流电流 31

2.4电荷守恒定律 31

2.5电流连续性 31

2.6全电流定律 31

3电磁场的基本方程 31

3.1麦克斯韦方程组的积分形式 31

3.2麦克斯韦方程组的微分形式 31

3.3辅助方程 31

3.4时变电磁场中媒质分界面条件 31

3.5电磁场的折射定律 32

3.6正弦稳态电磁场的相量方程 32

4时变电磁场的能量关系 33

4.1电磁场能量密度 33

4.2坡印亭定理 33

4.3坡印亭矢量 33

4.4坡印亭定理的恒定场形式 33

4.5坡印亭定理的相量形式 33

4.6电磁辐射功率 34

5导电媒质中的涡流 34

5.1涡流概念 34

5.2导体薄平板中的涡流 34

6集肤效应与邻近效应 35

6.1集肤效应 35

6.2邻近效应 35

7电磁屏蔽原理与方法 35

第5章 电磁场数值计算 36

1计算电磁学的发展 36

2电磁场定解问题一般描述 37

2.1电磁场控制方程 37

2.2媒质的本构关系 37

2.3定解条件 37

3电磁场数值计算微分控制方程 38

3.1静电场数值计算微分控制方程 38

3.2恒定电流场数值计算微分控制方程 38

3.3恒定磁场数值计算微分控制方程 38

3.4涡流场数值计算微分控制方程 39

3.5运动涡流场问题微分控制方程 40

4电磁场数值分析方法 40

4.1算子方程 40

4.2积分方程方法 40

4.3微分方程方法 41

5线性方程组求解方法 46

5.1直接法 46

5.2迭代法 46

5.3并行计算方法 47

6电磁分析测试模型 47

6.1 FELIX圆筒实验 47

6.2正弦磁场中的无限长圆筒 48

6.3双孔槽板 48

6.4 FELIX铝块实验 48

6.5槽立方 48

6.6匀强磁场中的球壳 48

6.7不对称带孔铝板 48

6.8裂缝上的线圈 48

6.9轴对称结构中的运动涡流效应 49

6.10非线性钢板磁路 49

6.11厚板中的矩形槽 50

6.12磁浮环 50

6.13谐振腔加载波导系统 51

6.14加载谐振腔中的微波场 51

6.15三维静态受力问题 51

6.16漏磁场损耗模型 51

6.17超导磁储能装置优化 52

6.18永磁体受力 52

6.19非线性时变旋转试验台 53

6.20电磁冲压模具优化 53

6.21涡流无损检测和深度缺陷 54

6.22电磁悬浮板 55

6.23人体空腔谐振器 55

6.24感应电动机分析 55

6.25磁滞回线测试模型 55

6.26转子各向异性的球形感应电动机 56

参考文献 57

第2篇 电路与电网络分析基础 59

第1章 绪论 61

1电路 61

2电流和电压 61

2.1电流 61

2.2电压 61

2.3电流和电压的特征量 62

3功率 62

3.1端口的概念及参考方向之间的关系 62

3.2瞬时功率与平均功率 62

4电路元件的分类 62

4.1无记忆与记忆 62

4.2线性与非线性 63

4.3时变与非时变 63

4.4有源与无源 63

4.5集总参数与分布参数 63

第2章 简单线性电阻电路分析 64

1电阻元件、电感元件和电容元件 64

1.1电阻元件 64

1.2电感元件 64

1.3电容元件 64

2独立电源与受控电源 64

2.1独立电源元件 64

2.2受控源元件 65

3基尔霍夫定律 65

3.1基尔霍夫电流定律（KCL） 65

3.2基尔霍夫电压定律（KVL） 65

4电阻的等效变换 65

4.1二端网络的等效电阻 65

4.2电阻的串联、并联和混联二端网络 66

4.3星形联结与三角形联结电阻网络的等效变换（Y—△变换） 66

5电源的等效变换 66

5.1理想电压源的等效变换 66

5.2理想电流源的等效变换 67

5.3电压源和电流源之间的等效变换 67

6理想运算放大器模型 67

6.1运算放大器的电路模型 67

6.2运算放大器的反馈 68

6.3含运算放大器的电阻电路分析 68

7二端口网络 69

7.1二端口网络的定义 69

7.2二端口网络的等效电路 70

7.3二端口网络的连接 70

第3章 电阻电路分析的一般方法和定理 72

1节点电压法 72

1.1方程的列写 72

1.2特殊支路的处理方法 72

1.3弥尔曼定理 73

2回路电流法 73

2.1方程的列写 73

2.2特殊支路的处理方法 73

3叠加定理 74

4戴维南定理 75

5诺顿定理 75

6其他常用定理 75

6.1替代定理 75

6.2特勒根定理 76

6.3互易定理 76

7对偶电路与对偶原理 76

第4章 非线性电阻电路分析 78

1非线性电阻和非线性电阻电路 78

1.1非线性电阻 78

1.2非线性电阻的特点 78

1.3非线性电阻电路及其解的存在唯一性 78

2列方程求解非线性电阻电路 79

3非线性电阻电路的图解法 79

4非线性电阻电路的分段线性法 80

5非线性电阻电路的小信号法 80

第5章 正弦稳态分析 83

1正弦电流（电压） 83

1.1正弦电流（电压）的表达式 83

1.2正弦电流（电压）的有效值 83

1.3正弦电流（电压）的相位差 83

2正弦稳态电路的相量分析方法 83

2.1正弦电流（电压）的相量 83

2.2基尔霍夫定律的相量形式 83

2.3电路元件的相量模型 84

2.4阻抗和导纳 84

2.5正弦稳态电路的相量分析 84

3正弦稳态电路中的功率 85

3.1瞬时功率 85

3.2有功功率 86

3.3无功功率 86

3.4视在功率 86

3.5复功率 86

4三相电路 86

4.1对称三相电源 86

4.2对称三相负载 87

4.3对称三相电路 87

4.4不对称三相电路 88

4.5三相电路的功率 88

5有互感的电路与变压器 88

5.1互感元件特性 88

5.2含互感的电路的计算 89

5.3变压器 90

6频率响应与滤波器 91

6.1频率响应 91

6.2滤波器简介 91

7谐振 92

7.1电路的谐振 92

7.2串联谐振 92

7.3并联谐振 93

7.4串并联谐振 94

8周期性非正弦激励下电路的稳态响应 94

8.1周期性非正弦电压与电流 94

8.2周期函数分解为傅里叶级数 94

8.3周期性非正弦电流的有效值和周期性非正弦电流电路的平均功率 94

8.4周期性非正弦激励下电路的稳态响应 95

8.5周期性非正弦激励下的对称三相电路 95

第6章 线性动态电路分析 97

1基本概念 97

2动态电路的时域分析方法 97

2.1一阶电路 97

2.2二阶电路 98

2.3卷积积分 100

2.4状态方程与状态方程的时域解 102

3动态电路的复频域分析法 104

3.1拉普拉斯变换的定义 104

3.2拉普拉斯变换的常用性质 104

3.3拉普拉斯反变换 105

3.4拉普拉斯变换法求解常系数微分方程 105

3.5拉普拉斯变换法分析动态电路 106

3.6网络函数 107

第7章 非线性动态电路分析 109

1非线性动态电路的状态方程 109

1.1非线性电感元件和电容元件 109

1.2状态方程的建立 109

2非线性自治电路 110

2.1自治电路与动力系统 110

2.2自治电路的四种稳态解 110

2.3平衡点附近轨道结构 111

2.4庞加莱映射及极限圈附近轨道结构 112

2.5电路解的稳定性 112

2.6稳定性判别——李亚普诺夫间接方法 113

2.7稳定性判别——李亚普诺夫直接方法 113

2.8自治电路的混沌解 114

2.9非线性非自治电路 115

第8章 线性时变电路 117

1线性时变元件与线性时变电路 117

1.1线性时变电阻、电感和电容 117

1.2线性时变元件的一般性定义 117

1.3线性时变元件的无源性和有源性 117

1.4线性时变电路 118

2线性时变状态方程 118

2.1线性时变状态方程的建立 118

2.2线性时变状态方程的系统公式 119

3线性时变状态方程的解 119

3.1线性时变状态方程的基本解矩阵 119

3.2状态转移矩阵和零输入解 119

3.3状态转移矩阵的计算 120

3.4线性时变电路的零状态解和全解 120

第9章 分布参数电路 122

1分布参数电路模型和方程 122

1.1均匀传输线 122

1.2均匀传输线模型及其方程 122

1.3无损耗线模型及其方程 122

2分布参数电路的暂态分析 122

2.1无损耗线微分方程的通解 122

2.2波的反射和折射 123

3分布参数电路的正弦稳态分析 123

3.1均匀传输线方程的正弦稳态解 123

3.2表示均匀传输线传播特性的参数 124

3.3无畸变条件 124

3.4均匀传输线的工作状态 124

3.5均匀传输线的输入阻抗 125

3.6λ/4无损耗线的作用 125

3.7传输线的功率计算 125

3.8分段均匀的传输线 125

第10章 电网络分析基础 127

1网络图 127

1.1网络图及其基本术语 127

1.2网络图的画法及应用 127

2图的矩阵表示和电路定律的矩阵形式 127

2.1关联矩阵 127

2.2回路矩阵 127

2.3割集矩阵 128

2.4矩阵A、Bf、Qf之间的关系 128

2.5基尔霍夫定律的矩阵形式 128

3电网络分析的基本方法 128

3.1 2b分析法 128

3.2支路电流分析法 128

3.3节点分析法 128

3.4割集分析法 129

3.5回路分析法 129

3.6撕裂法 129

4开关网络分析 130

4.1含二极管电路的分析 130

4.2含场效应晶体管电路分析 130

4.3开关电容电路分析 131

5网络函数 132

5.1网络函数的定义及类型 132

5.2网络函数与冲激响应的关系 132

5.3网络函数的极点和零点与动态响应间的关系 132

5.4网络函数的极点和零点与稳态响应间的关系 132

6灵敏度分析 133

6.1网络灵敏度的两种定义 133

6.2灵敏度恒等式 133

6.3符号网络函数法 133

6.4伴随网络法 133

第11章 计算机辅助电路分析 136

1计算机辅助电路分析简介 136

2电路方程的建立 137

2.1改进的节点分析法 137

2.2稀疏表格法 138

2.3双图法 138

3电路方程的数值计算方法 139

3.1稀疏矩阵技术 139

3.2线性方程组的迭代解法 139

3.3非线性代数方程的数值求解 140

3.4一阶常微分方程的数值求解 141

3.5蒙特卡罗分析 142

4电路的计算机辅助分析软件介绍 143

4.1 PSpice 143

4.2 MultiSIM 143

4.3 Protel 143

4.4 ICAP 144

4.5 Saber 144

4.6 Tina Pro 144

4.7 PSIM 145

4.8 MATLAB 145

5新型电路分析手段 146

5.1分布式计算技术 146

5.2计算智能 147

5.3混合仿真技术 147

参考文献 149

第3篇 电磁兼容基础 151

第1章 电磁兼容的基本概念 153

1电磁兼容性定义 153

2基本名词术语和测量单位 153

2.1基本名词术语 153

2.2测量单位 155

3电磁兼容三要素 156

4电磁干扰的危害 156

5电磁兼容的主要研究领域 157

5.1骚扰源特性的研究 157

5.2敏感设备的抗干扰性能 157

5.3电磁骚扰的传播特性 157

5.4电磁兼容测量 157

5.5系统内与系统间的电磁兼容性 157

6电磁兼容的发展历史和学科特点 157

第2章 电磁骚扰源 158

1电磁骚扰源的分类 158

1.1自然电磁骚扰源 158

1.2人为电磁骚扰源 158

2电磁骚扰信号的时域和频域分析 159

2.1电磁骚扰信号的分类 159

2.2电磁骚扰信号的分析 159

3频谱的使用与管理 162

3.1频谱划分 162

3.2频谱指配 163

4电磁骚扰的传播途径 163

4.1传导耦合 163

4.2场耦合 163

5端口与电磁拓扑 164

5.1端口 164

5.2电磁拓扑 164

6电磁环境分类与设备分类 164

第3章 传导耦合的基本理论 166

1差模干扰与共模干扰 166

1.1差模干扰的成因及抑制 166

1.2共模干扰的成因及抑制 167

2传导耦合分析的等效电路 167

2.1无源二端口电路的散射参数 167

2.2有源二端口电路的参数和等效电路 167

3元件的非理想特性 169

3.1导线 169

3.2电路板印制线 169

3.3元件引线 169

3.4电阻元件 169

3.5电容元件 170

3.6电感元件 170

3.7铁氧体与磁环 170

4 LC滤波器的电路设计 170

4.1系统函数的逼近 170

4.2系统函数的电路实现 172

4.3频带变换与元件变换 174

5传导耦合分析的常用软件 175

5.1 PSpice软件 175

5.2 EMTP/ATP软件 176

第4章 低频场耦合的基本理论 177

1电流场与电导性耦合 177

1.1公共电源回路与公共接地回路 177

1.2电流场与电导性耦合的等效电路 177

2电场与电容性耦合 178

2.1静电感应和部分电容 178

2.2电容性耦合的等效电路 179

3磁场与电感性耦合 179

3.1电磁感应与互电感 179

3.2电感性耦合的等效电路 180

4一般低频电磁场耦合 180

5减小低频电磁场耦合的措施 181

5.1减小电容性耦合的措施 181

5.2减小电感性耦合的措施 181

6部分电容和互感的计算 181

6.1部分电容的计算公式 181

6.2互感计算公式 183

第5章 高频场耦合的基本理论 184

1动态位 184

1.1动态位的引入 184

1.2洛仑兹规范 184

1.3动态位满足的波动方程及其解 184

2电偶极子与磁偶极子 184

2.1电偶极子产生的电磁场 184

2.2磁偶极子产生的电磁场 185

2.3近场与远场 185

2.4方向图 185

2.5阻抗特性 186

2.6天线的互易性 186

3线天线 186

3.1对称振子天线的辐射场 186

3.2天线阵 187

4平面电磁波 187

4.1理想媒质中的均匀平面波 187

4.2有损媒质中的均匀平面波 188

4.3均匀平面波对平面媒质分界面的垂直入射 188

5波导概念 190

5.1波导中时谐电磁场的一般规律 190

5.2矩形波导 191

6口径天线概述 191

6.1标量衍射方程 191

6.2几种近似求解 192

6.3对标量问题的讨论 192

第6章 传输线耦合的基本理论 193

1传输线的参数与方程 193

1.1均匀传输线方程 193

1.2典型均匀传输线的单位长参数 193

2传输线的频域分析 194

2.1电报方程的频域解 194

2.2 BLT公式 195

3传输线的时域分析 195

3.1图形法 196

3.2贝杰龙（Bergeron）法 196

4电磁场对传输线的耦合 197

4.1场线耦合的电报方程 197

4.2格林函数解法 198

4.3 BLT公式 198

5多导体均匀传输线 199

5.1多导体传输线的频域分析 199

5.2多导体传输线的时域分析 200

5.3多导体传输线的时域有限差分法 200

第7章 电磁兼容试验场所 202

1开阔试验场 202

1.1开阔试验场的组成 202

1.2开阔试验场的性能评价 203

2电波暗室 203

2.1电波暗室的结构 203

2.2电波暗室的性能指标及测试 205

3横电磁波室 207

3.1横电磁波室原理和结构 207

3.2 TEM室性能测试 208

3.3 TEM室测试要求 208

4吉赫兹横电磁波室 208

4.1 GTEM室的原理和结构 208

4.2 GTEM室的性能测试 209

5混响室 210

5.1混响室工作原理和结构 210

5.2混响室校准 212

5.3混响室测量系统和测试方法 212

第8章 电磁骚扰的测量及常用分析仪器 214

1测量接收机 214

1.1频率特性 214

1.2检波特性 215

1.3脉冲特性 215

1.4频率选择特性 215

1.5过载特性 216

1.6其他特性 216

2人工电源网络 216

3电压探头与电流探头 217

3.1电压探头 217

3.2电流探头 217

4功率吸收钳 218

5常用天线 218

5.1天线的共同特性 219

5.2各测量频段的常用天线 219

6其他常用测量仪器 219

6.1频谱分析仪 219

6.2数字存储示波器 220

6.3网络分析仪 220

6.4阻抗分析仪 221

第9章 电磁兼容的标准 222

1电磁兼容标准化简介 222

1.1电磁兼容标准化组织 222

1.2电磁兼容标准体系 223

2设备发射限值标准 224

2.1 CISPR发射标准 224

2.2 TC77发射标准 225

3电磁环境通用发射限值标准 225

4设备抗扰度标准 225

4.1 TC77抗扰度标准 225

4.2 CISPR抗扰度标准 226

5电磁环境通用抗扰度标准 226

6电磁场暴露限值标准 227

7电磁兼容测量设备标准 227

8电磁兼容标准目录 227

8.1 TC77标准目录 227

8.2 CISPR标准目录 232

第10章 电磁屏蔽技术 235

1电磁屏蔽的基本概念 235

1.1电磁屏蔽的概念及分类 235

1.2电磁屏蔽效能 235

2屏蔽的基本原理 235

2.1电场屏蔽的基本原理 235

2.2磁场屏蔽的基本原理 235

2.3电磁场屏蔽的基本原理 236

3完整屏蔽体屏蔽效能的计算 236

3.1屏蔽效能 236

3.2吸收损耗SEA 237

3.3反射损耗SER 238

3.4多次反射损耗SEB 239

3.5材料的屏蔽效能 239

3.6低频磁场的屏蔽效能 240

4不完整或非实壁屏蔽的影响 241

4.1缝隙（孔隙）的影响 241

4.2孔洞的影响 241

4.3波导结构孔洞的影响 242

4.4金属网的影响 243

4.5编织屏蔽层的影响 243

4.6薄膜及导电玻璃的屏蔽影响 243

5屏蔽体整体设计 244

5.1屏蔽体设计原则 244

5.2屏蔽材料的选择 245

5.3多层屏蔽结构 246

6专门的屏蔽元件及接缝屏蔽保证技术 246

6.1屏蔽罩、盖的接缝屏蔽 246

6.2衬垫技术 247

6.3导电胶 248

6.4截止波导管 248

7屏蔽技术的应用 249

7.1显示器件及显示窗的处理 249

7.2操作器件的处理 249

7.3贯通屏蔽导体的处理 249

7.4通风口的屏蔽处理 250

7.5缝隙的屏蔽处理 250

7.6窥视窗 250

第11章 接地与搭接技术 251

1接地及其功能 251

2信号地 251

2.1单点信号地系统 251

2.2多点接地 252

2.3混合信号接地系统 253

2.4信号浮地系统 254

2.5单元电路的接地 255

2.6多级电路的接地 256

3地线中的干扰及消除 256

3.1地环路干扰 256

3.2地线中的等效干扰电动势 257

3.3低阻抗地线的设计 257

3.4低阻抗电源馈线 258

3.5阻隔地环路干扰的措施 258

4搭接 260

4.1搭接的定义及目的 260

4.2搭接电阻的准则 260

4.3搭接的方法 260

4.4搭接面的处理及材料的选择 260

4.5搭接的有效性 261

4.6良好搭接的一般原则 262

第12章 电磁干扰滤波、隔离及抑制技术 263

1电磁干扰滤波器 263

1.1滤波器的特性及分类 263

1.2反射滤波器的原理及原型设计 263

1.3损耗滤波器 265

1.4 EMI滤波器 266

1.5滤波器的设计 269

2电磁干扰的隔离技术 271

2.1电磁干扰隔离 271

2.2光电耦合器件 273

3电磁干扰抑制技术 273

3.1平衡电路 273

3.2防护元件 274

3.3防护电路 277

4信号传输回路的干扰控制 279

4.1屏蔽电缆的电磁耦合分析 279

4.2辐射共模耦合 280

4.3辐射差模耦合 281

4.4电缆屏蔽层的接地 281

参考文献 283

第4篇 现代电磁测量技术基础 285

第1章 概述 289

1电磁测量的对象和分类 289

1.1电磁测量的对象 289

1.2电磁测量的分类 289

2电磁测量的特点和发展趋势 290

2.1电磁测量的特点 290

2.2电磁测量的发展趋势 290

3误差分析 290

3.1误差分类和测量结果评定 290

3.2误差的表示方法 291

3.3随机误差的特性与处理 291

3.4系统误差及其消除方法 292

3.5粗差及其判断准则 292

3.6误差的合成与分配 292

4测量不确定度 293

4.1测量质量的评定参数 293

4.2测量不确定度的评定 293

4.3测量不确定度理论的发展 294

第2章 电磁量标准器和量值传递 295

1单位和单位制简介 295

1.1单位 295

1.2单位制 295

1.3国际单位制 295

1.4法定计量单位 295

2电磁量的计量单位 295

3标准量具简介 297

3.1基准器 297

3.2标准器 297

3.3工作量具 297

4电磁量的基准器 297

4.1电磁量绝对测量基准 297

4.2电磁量实物基准 297

4.3电磁量自然基准 298

5电磁量单位的量值传递 298

5.1电磁量单位传递系统 299

5.2同一电磁量单位量值的传递系统 299

第3章 电测量原理和方法 301

1测量对象和测量技术特点 301

1.1被测对象 301

1.2被测对象的分类 301

1.3电测量技术的特点 301

1.4电测量技术的发展趋势 301

2电压和电流的测量 301

2.1中等量值电压和电流的测量 302

2.2电压和电流的精确测量 302

2.3大电流测量 303

2.4高电压测量 303

2.5微小电压和微小电流的测量 305

3功率和电能的测量 305

3.1直流功率和直流电能的测量 305

3.2单相交流功率和电能的测量 305

3.3三相交流功率和电能的测量 305

3.4功率和电能的精确测量 306

3.5特殊条件下的功率测量 307

4相位差、功率因数和频率的测量 307

4.1相位差的测量 307

4.2功率因数的测量 307

4.3频率的测量 307

5交、直流电路元件参数的测量 307

5.1直流电阻的测量 307

5.2交流电阻的测量 310

5.3电容参数的测量 310

5.4电感和互感的测量 310

5.5 RLC综合测量 311

6非正弦电信号的测量 311

7供电系统谐波的测量 311

7.1谐波对模拟式电测量仪器仪表的影响 312

7.2供电系统谐波电压和谐波电流的测量 312

7.3谐波功率的测量 312

8电压波动和闪变的测量 312

8.1电压波动和闪变的基本概念 312

8.2电压波动的测量方法 314

8.3电压闪变的测量方法 314

第4章 电能表和自动抄表系统 316

1电能表 316

1.1电能表的定义及其分类 316

1.2电能表的发展趋势 316

2直流电能表 316

2.1电动式直流电能表 316

2.2电子式直流电能表 316

3感应系电能表 316

3.1感应系电能表的原理和结构 316

3.2感应系电能表的分类和应用 317

4电子式电能表 317

4.1电子式电能表的基本原理 317

4.2基于跨导乘法器的电子式电能表 317

4.3基于时分割乘法器的电子式电能表 317

4.4基于采样计算原理的电子式电能表 318

4.5基于模拟数字乘法原理的电子式电能表 318

4.6基于霍尔效应原理的电子式电能表 318

4.7基于过采样∑-Δ模数转换器的电子式电能表 319

5特殊用途电能表 319

5.1多费率电能表 319

5.2最大需量电能表 320

5.3电力定量器 320

5.4预付费电能表 320

5.5多功能电能表 320

5.6具有防窃电功能的电能表 320

5.7多用户电能表 321

5.8模块化电能表 322

5.9 TOU表及TOU系统 322

5.10电力负荷投切控制系统 323

6自动抄表系统 323

6.1自动抄表系统的构成 323

6.2自动抄表系统的通信方式 323

6.3典型的自动抄表系统 324

6.4服务于自动抄表系统构建的新技术 326

第5章 电测量仪器仪表及其检定装置 327

1模拟式电测量仪表 327

1.1模拟式电测量仪表分类 327

1.2安装式电测量模拟仪表 327

1.3万用表、钳形表和绝缘电阻表 328

1.4实验室用模拟式电测量仪表 329

1.5电量变送器 329

1.6其他模拟式电测量仪表 330

2电子示波器 330

2.1通用电子示波器的工作原理和组成 330

2.2电子示波器的多波形显示 331

2.3电子示波器的选择原则及功能扩展 331

3互感器 332

3.1电磁式仪用电压互感器 332

3.2电磁式仪用电流互感器 333

3.3电子式互感器 334

4分流器和分压器 336

4.1分流器 336

4.2分压器 336

5电测量仪表检定装置 337

5.1电测量仪表检定装置的定义和分类 337

5.2电测量仪表检定装置的原理结构 337

5.3直流和交流电测量仪表检定装置 338

5.4电量变送器检定装置 338

5.5互感器检定仪 339

5.6电能表检定装置 341

第6章 电工较量仪器和记录仪表 345

1电工较量仪器 345

1.1直流电位差计 345

1.2交流电位差计 345

1.3直流电桥 346

1.4交流电桥 346

2不平衡电桥 349

2.1不平衡电桥的工作原理 349

2.2不平衡电桥的特性和应用范围 349

3电工记录仪表 349

3.1电工记录仪表的基本特性 349

3.2记录介质的驱动机构和固定机构 350

3.3自动平衡式记录仪 351

3.4笔式记录仪 351

3.5光线示波器 352

3.6数字模拟混合记录仪 353

3.7全数字式记录仪表 354

第7章 信号发生器和标准源 355

1信号发生器和标准源的定义及分类 355

2信号发生器和标准源的主要技术指标 356

2.1正弦信号发生器的主要技术指标 356

2.2脉冲信号发生器的主要技术指标 356

2.3标准源的主要技术指标 356

3正弦信号发生器 356

3.1波段式正弦信号发生器 356

3.2差频式正弦信号发生器 357

3.3频率合成式正弦信号发生器 357

4脉冲信号发生器 358

4.1矩形脉冲信号发生器 358

4.2函数信号发生器 359

5任意波形信号发生器 359

6标准源 359

6.1直流标准电压源 359

6.2可程控交流标准电压源 360

6.3可程控标准电流源 360

第8章 数字式电测量仪器仪表及应用 362

1数字式仪器仪表和数字化测量的特点 362

2电子计数器 362

2.1电子计数器的基本原理及性能 362

2.2电子计数器的主要功能 362

2.3集成化电子计数器 363

2.4数字频率计 364

3数字电压表 364

3.1直流数字电压表的原理结构 364

3.2数字电压表的主要技术特性 364

3.3数字电压表的工作原理 364

4数字电阻表 365

5数字万用表 365

5.1数字万用表的构成原理 365

5.2数字万用表的主要特点 365

5.3数字万用表的测量准确度 367

6数字功率表 367

6.1电子式数字功率表 367

6.2热电式数字功率表 367

6.3采样计算式数字功率表 367

7数字频谱分析仪 367

7.1数字频谱分析仪的工作原理 367

7.2数字频谱分析仪在电力谐波分析中的应用 367

8数字示波器 368

8.1数字示波器的工作原理及构成 368

8.2数字示波器的主要性能及应用 368

9取样示波器 369

10万用示波表 369

10.1万用示波表的定义和特点 369

10.2万用示波表举例 369

11数字闪变仪 370

11.1 UIE数字闪变仪 370

11.2 VFF-1型数字闪变仪 370

第9章 微机化仪器及应用 372

1智能仪器及应用 372

1.1智能仪器的基本概念 372

1.2智能仪器的历史沿革 372

1.3智能仪器的主要功能 373

1.4智能仪器设计实例 373

2虚拟仪器及应用 374

2.1虚拟仪器的基本概念 374

2.2虚拟仪器的硬件系统 374

2.3虚拟仪器的软件系统 378

2.4虚拟仪器的互换性与互操作性 381

2.5几种虚拟仪器系统的特点 383

3基于虚拟仪器的现代测试系统 384

3.1传感器 384

3.2信号调理器和数据采集器 384

3.3接口电路 384

3.4计算机硬件平台 384

3.5功能软件 384

4网络化仪器 385

4.1网络的基本概念 385

4.2网络化仪器的定义 387

4.3网络化仪器的几个实例 387

4.4网络化仪器的实现方法 387

4.5网络化虚拟仪器 388

5仪器设备网格 390

5.1网格基础 390

5.2仪器设备网格及应用 390

5.3仪器设备网格的构建模式和原则 391

5.4仪器设备网格的关键技术 392

第10章 磁测量 394

1磁测量的基本概念 394

1.1磁测量的对象 394

1.2磁测量方法分类 394

1.3磁测量的特点 395

1.4磁测量的发展趋势 395

2磁场测量 395

2.1电磁感应法 395

2.2电磁效应法 396

2.3磁饱和法 396

2.4磁共振法 397

2.5超导效应法 398

2.6磁光效应法 398

3静态磁特性测量 399

3.1静态磁特性测量的一般问题 399

3.2冲击检流计法 399

3.3电子积分法 400

3.4振动样品法 400

4动态磁特性测量 400

4.1动态磁特性测量的一般问题 400

4.2磁化曲线的测量 400

4.3磁滞回线的测量 401

4.4铁损耗的测量 401

5高频磁特性测量 402

5.1 Q表法 402

5.2电桥法 402

第11章 非电量的电测量 403

1非电量电测量的基本概念 403

1.1非电量电测量的定义和分类 403

1.2非电量电测量的特点 404

1.3非电量电测量技术的发展趋势 404

2位移和厚度的电测量 404

2.1线位移和角位移的电测量 404

2.2厚度的电测量 405

3物位的电测量 406

4速度和转速的电测量 406

4.1速度的电测量 406

4.2转速的电测量 407

5加速度和振动的电测量 407

5.1常用的振动量测量方法 407

5.2传感器的选用 408

6力、压力和转矩的电测量 408

6.1力的电测量 408

6.2压力的电测量 409

6.3转矩的电测量 409

7流体流量的电测量 410

7.1流体流量计 410

7.2质量流量计 411

8泄漏的电测量 412

9温度和热通量的电测量 413

9.1温度的电测量 413

9.2热通量的电测量 415

10湿度的电测量 415

10.1气体湿度的电测量 415

10.2固体含水量的电测量 416

11噪声的电测量 416

11.1噪声 416

11.2噪声测量仪 416

12气体成分和烟雾的电测量 417

12.1气体成分的电测量 417

12.2烟雾的电测量 417

13缺陷的无损探伤 418

13.1无损探伤的基本概念 418

13.2超声波探伤 418

13.3涡流探伤 418

13.4漏磁探伤 418

13.5磁记忆检测技术 419

14多传感器数据融合 419

15智能传感器和网络传感器 420

15.1智能传感器 420

15.2网络传感器 420

16微传感器及其测量应用 420

16.1微机械压力传感器 420

16.2微加速度传感器 421

16.3微机械陀螺 421

16.4微流量传感器 421

16.5微型磁强计 422

16.6微气敏传感器 422

17无线传感网络 422

参考文献 424

第5篇 电工材料基础 425

第1章 磁性材料 427

1物质磁性基础 427

1.1物质磁现象及基本磁参量 427

1.2物质磁性的分类 427

1.3磁性物质的基本现象 428

2磁性材料中的互作用 428

2.1磁性体中的能量 428

2.2交换作用能、外磁场能和退磁场能 429

2.3磁晶各向异性能 429

2.4磁致伸缩——磁弹性能和应力能 430

3自发磁化的微观理论 431

3.1交换作用能 431

3.2超交换作用 431

3.3 RKKY交换作用理论 432

4磁性材料中的磁畴与磁滞 432

4.1磁畴 432

4.2磁化和反磁化 434

4.3动态磁化过程、复磁导率和磁损耗 435

4.4不同磁性材料的磁滞曲线 436

4.5材料的磁性能指标 436

5材料的旋磁性与磁共振 437

5.1旋磁性 437

5.2铁磁共振 437

6磁电阻 439

6.1概述 439

6.2关于电子自旋的一些基本性质 439

6.3巨磁电阻材料 440

6.4庞磁电阻 442

7磁性测量 443

7.1磁性测量的基准和方法 443

7.2磁场的测量 443

7.3磁性材料直流磁特性的测量 444

7.4永磁材料磁特性的测量 445

7.5 M-H曲线的测量 445

7.6振动样品磁强计（VSM） 446

7.7磁性材料本征特性的测量 446

7.8磁性材料交流磁特性的测量 448

7.9微波频率下旋磁材料物理量的测量 449

第2章 绝缘材料 450

1电介质的极化 450

1.1电介质的极化过程和极化强度 450

1.2电介质极化的宏观参数及其与微观参数的关系 450

1.3电介质极化的基本形式及其微观机理 451

1.4电介质的有效电场及介电常数 452

2交变电场下的电介质损耗 453

2.1概述 453

2.2交变电场下电介质的损耗 454

2.3复介电常数与柯尔—柯尔图 455

2.4气体电介质的损耗 456

2.5液体电介质的损耗 456

2.6固体电介质的损耗 456

2.7不均匀电介质的界面极化和损耗 457

3电介质的电导 458

3.1概述 458

3.2气体电介质的电导 458

3.3液体电介质的电导 459

3.4固体电介质的电导 460

3.5固体电介质的表面电导 461

4电介质的击穿 462

4.1气体电介质的击穿 462

4.2液体电介质的击穿 466

4.3固体电介质的击穿 466

5绝缘材料电性能测试 469

5.1试样 469

5.2绝缘电阻和电阻率的测量 469

5.3相对介电常数和介质损耗角正切的测量 470

5.4介电强度的测量 473

5.5空间电荷测试方法 475

第3章 驻极体材料 477

1驻极体材料的基本物理原理 477

1.1驻极体的定义 477

1.2驻极体的电场 477

1.3电场力和电流 478

1.4驻极体的微观描述 478

1.5零电场面 479

2驻极体的制备方法 480

2.1热极化 480

2.2电荷注入 480

2.3光致极化 481

3驻极体的实验研究方法 481

3.1电荷密度的测量 481

3.2电荷分布的测量 482

3.3陷阱能级的测量（热刺激放电TSDC） 484

4驻极体的电荷动态特性与电荷储存特性 485

4.1电荷的储存 485

4.2极性驻极体的热退极化理论 486

4.3非极性驻极体的热刺激放电理论 487

4.4电荷的输运特性与再捕获效应 487

5主要驻极体材料的特性 487

5.1无机驻极体 487

5.2有机驻极体 488

5.3压电与铁电驻极体 491

5.4热释电驻极体 492

5.5多孔驻极体 493

5.6陶瓷驻极体 494

5.7非线性光学驻极体 494

5.8生物驻极体 495

6驻极体的应用 496

6.1声电（电声）传感器 496

6.2静电复印 498

6.3空气过滤器 498

6.4驻极体电动机 498

6.5驻极体继电器 498

第4章 纳米介质 499

1纳米复合电介质的结构特征 499

1.1引言 499

1.2纳米微粒与纳米结构材料的基本物理效应 499

1.3微纳米高聚物复合物的结构与性能 499

1.4微纳米高聚物复合物材料的研究现状及发展趋势 502

1.5如何去发现纳米复合材料中的量子（波）效应 502

2聚合物基纳米复合材料的制备方法 503

2.1分散法 503

2.2插层法 504

2.3原位复合法 505

3纳米复合电介质的结构表征与性能测量技术 506

4纳米复合电介质的电性能 507

4.1击穿性能 507

4.2耐电晕性 508

4.3介电常数和介质损耗角正切 508

4.4电导电流特性 509

4.5热激电流特性 510

4.6电致发光特性 510

5结束语 510

第5章 铁电体材料 511

1铁电体材料的分类 511

1.1按晶体结构分类 511

1.2按材料形态分类 514

2铁电材料的主要性质 515

2.1铁电性 515

2.2压电性能 515

2.3高介电性 516

2.4电致伸缩 516

2.5热释电效应 516

2.6电光效应 517

2.7铁电体的相变特性 517

3铁电材料的基本应用 518

3.1压电传感器/换能器 518

3.2铁电存储器 521

3.3电力开关器件 522

3.4热释电器件 522

4铁电材料的其他应用 522

4.1铁电阴极 522

4.2爆电换能电源 523

4.3反铁电电容器 524

参考文献 526

第6篇 高电压技术基础 529

第1章 高压电场理论及算法 531

1概述 531

2高压电场的基本理论及典型电场计算公式 531

2.1静电场的基本方程 531

2.2典型电场的计算公式 531

2.3常见典型电极最大场强的近似计算 532

2.4电场的不均匀系数 532

3高压电场的解析计算法 532

3.1库仑定律和高斯定理 532

3.2镜像法和电轴法 533

3.3保角变换法 533

3.4坐标变换法 533

4高压电场的数值计算法 533

4.1差分法 533

4.2有限元法 534

4.3模拟电荷法 534

4.4表面电荷法 535

5高压静电场的实测和模拟 536

5.1小球法 536

5.2电解槽法 536

5.3导电纸法 538

第2章 电介质的基础理论 539

1概述 539

2原子结构及量子化模型 539

2.1卢瑟福的核式结构模型 539

2.2原子结构的古典量子论 539

2.3原子结构的量子力学论概要 540

3原子间作用力和分子的形成 541

4电介质的宏观热力学特性 541

4.1热力学概要 541

4.2统计力学概要 541

5气体的物理性能和状态方程 542

5.1理想气体状态方程 542

5.2气体的物理参数 542

6固体电介质的结构与能带模型 543

6.1固体电介质的结构 543

6.2晶格缺陷与热振动 543

6.3固体电介质的电子论和能带 543

7液体电介质的分子结构与物理性质 544

7.1液体电介质的分子结构 544

7.2液体的表面张力 544

7.3液体的黏滞度 545

8高分子电介质的分子结构和理化性质 545

8.1高分子的生成 545

8.2高分子的形态和性能 545

8.3高聚物内的分子运动 546

第3章 高电压下绝缘介质的性能 547

1概述 547

2电极间有绝缘介质时储存电荷的机理 547

2.1电介质的电导 547

2.2电介质的极化 548

2.3电介质的损耗 550

3高电压下气体介质的性能 553

3.1气体放电的主要形式 553

3.2强电场下气体中载流子行为 554

3.3气体放电的基本理论 555

3.4放电时延与脉冲放电 558

3.5雷电放电的形成及表征 559

4高电压下液体介质的性能 559

4.1纯净液体介质的击穿理论 559

4.2工程用液体介质的击穿过程及其特点 560

4.3变压器油击穿电压的影响因素及其提高的方法 561

5高电压下固体介质的性能 562

5.1固体介质的击穿理论 562

5.2影响固体介质击穿电压的主要因素 564

6高电压下复合绝缘的性能 564

6.1复合介质的击穿 564

6.2局部放电 566

6.3沿面放电 566

第4章 高电压的产生与测量技术 568

1交流高电压的产生及测量 568

1.1交流高电压的产生 568

1.2交流高电压的测量 570

2冲击电压的产生及测量 572

2.1冲击电压的产生 572

2.2冲击电压的测量 574

3直流高电压的产生及测量 576

3.1直流高电压的产生 576

3.2直流高电压的测量 577

4冲击电流的产生及测量 578

4.1冲击电流的产生 578

4.2冲击电流的测量 579

第5章 高压电气设备的绝缘 581

1绝缘子和套管的绝缘 581

1.1绝缘子 581

1.2套管 582

2变压器的绝缘 583

2.1变压器绝缘结构及要求 583

2.2油间隙中固体绝缘材料的作用 585

2.3变压器的主绝缘 585

2.4变压器的纵绝缘 585

3电缆和电容器的绝缘 585

3.1电缆 585

3.2电容器 588

4电流互感器的绝缘 589

4.1电流互感器绝缘的基本结构 589

4.2干式、树脂浇注式电流互感器 589

4.3油浸式电流互感器 589

5高压断路器的绝缘 589

6高压电机的绝缘 590

6.1高压电机常用的绝缘结构 590

6.2高压电机中的电场分布及防电晕措施 591

7气体绝缘电气设备 592

第6章 线路和绕组中的波过程 593

1线路中的波过程 593

1.1线路中波过程的产生 593

1.2均匀无损导线中的波过程 593

1.3波的折射、反射与衰减、变形 594

1.4通过并联电容与串联电感的波过程 595

2绕组中的波过程 596

2.1绕组中波过程的产生 596

2.2变压器绕组的波过程 596

2.3变压器绕组之间的波过程 597

2.4旋转电机绕组中的波过程 598

第7章 雷电过电压及其防护 599

1雷电过电压 599

1.1雷电现象 599

1.2雷电过电压的形成 599

1.3标准雷电波形 600

2雷电及防雷装置 601

2.1雷电参数 601

2.2防雷保护的基本措施 602

3输电线路的雷电过电压及保护 604

3.1感应过电压 605

3.2雷击导线过电压 605

3.3雷击塔顶过电压 605

3.4雷击跳闸率 606

4发电厂、变电站的雷电过电压及保护 606

4.1直击雷过电压防护 606

4.2侵入波过电压防护 606

4.3气体绝缘变电站（GIS）的过电压防护 607

第8章 内部过电压及其保护 608

1内部过电压 608

2电力系统暂时过电压及保护 608

2.1电力系统工频电压升高 608

2.2电力系统谐振过电压 610

3电力系统操作过电压及保护 613

3.1合空载线路过电压 614

3.2切除空载线路过电压 615

3.3切除空载变压器过电压 615

3.4操作过电压的限制措施 616

第9章 超特高压交直流架空线路的电气强度特性 618

1概述 618

2在污秽和湿润条件下线路悬式绝缘子的电气特性 618

2.1污秽放电模型 618

2.2污秽绝缘的造型分析 619

3过电压作用下档距中空气间隙的电气强度 621

3.1操作过电压的波形参数 621

3.2气象条件对长间隙放电电压的影响 622

3.3导线对地空气间隙的电气强度 622

3.4导线对地的放电发展过程分析 623

3.5导线间空气间隙放电电压 624

4在工作电压和过电压作用下杆塔空气间隙的电气强度 625

4.1放电电压与间隙长度的关系 625

4.2放电电压与导线结构的关系 626

4.3塔头对间隙放电电压的影响 626

第10章 超特高压交直流变电站（换流站）绝缘结构 628

1概述 628

2变电站（换流站）空气间隙选择 629

2.1变电站空气间隙选择 629

2.2换流站空气间隙选择 630

3变电站（换流站）过电压保护 630

4变电站（换流站）电气设备的电气强度 631

4.1变电站电气设备的电气强度 631

4.2换流站电气设备的电气强度 631

第11章 绝缘设计和绝缘配合 633

1概述 633

2绝缘配合的原则和方法 633

2.1绝缘配合的原则 633

2.2绝缘配合的基本方法 634

3交流系统的绝缘配合 635

3.1雷电过电压下的绝缘配合 635

3.2操作过电压下的绝缘配合 635

3.3工频绝缘水平的确定 636

3.4长时间工频高压试验 636

3.5架空输电线路绝缘水平的确定 636

3.6交流特高压电网的绝缘和绝缘配合 638

4直流系统的绝缘配合 640

4.1特殊气候环境对超高压、特高压直流输电绝缘子特性的影响 640

4.2高海拔地区长空气间隙放电特性 642

4.3换流站外绝缘问题 643

4.4外绝缘选择方法 643

第12章 绝缘评估及其特性试验方法 645

1概述 645

2绝缘电阻的测量 645

2.1多层介质的吸收现象 645

2.2绝缘电阻和吸收比测量 646

3泄漏电流的测量 647

4介质损耗的测量 648

4.1 tanδ测量原理 648

4.2西林电桥的工作原理 648

4.3外界电磁场对电桥的干扰 649

4.4影响tanδ测量结果的因素 650

5局部放电的测量 651

5.1直接法 651

5.2平衡法 651

5.3超声波法 652

6绝缘油的色谱分析 652

6.1色谱仪基本工作原理及流程 652

6.2色谱分析取油样的技术要求 653

7绝缘评估与寿命预测 653

7.1电力设备绝缘特征量检测 653

7.2绝缘寿命评估 653

参考文献 655

第7篇 脉冲功率技术基础 657

第1章 概述 659

1脉冲功率技术的内涵与特点 659

1.1脉冲功率技术的内涵 659

1.2脉冲功率技术的主要特点 659

2脉冲功率装置 659

2.1脉冲功率装置的基本构成 659

2.2初级储能和脉冲产生系统 660

2.3脉冲储能、压缩和传输系统 661

2.4负载系统 663

2.5脉冲功率装置中的器件 664

3脉冲功率技术应用简介 664

3.1核辐射模拟 664

3.2惯性约束聚变（ICF） 665

3.3闪光照相 666

3.4高功率微波 666

3.5高功率激光 666

3.6材料科学及其他领域 667

第2章 初级储能与纳秒脉冲的获取 668

1高储能密度电容器组 668

1.1脉冲电容器的比特性 668

1.2脉冲电容器的两种基本结构型式 668

1.3金属化膜脉冲电容器 669

1.4电容器组及应用实例 669

2马克斯发生器 669

2.1线路和结构特点 669

2.2充放电过程 670

2.3参数估算及测量 670

2.4应用实例 671

3特斯拉变压器 672

3.1特斯拉变压器的工作原理和特性 672

3.2特斯拉变压器物理参数计算 673

3.3紧凑特斯拉型高压纳秒脉冲源 675

4直线型脉冲变压器 675

4.1工作原理和等效电路 675

4.2电磁参数 676

4.3磁心方程 677

4.4耦合系数 677

4.5应用实例 677

5爆磁压缩脉冲发生器 678

5.1组成与工作原理 678

5.2等效电路 678

5.3主要分类 679

5.4应用实例 679

6电容储能型纳秒脉冲产生器 680

6.1基本原理 680

6.2倍压传输线 680

6.3传输线的充电 681

6.4传输线的介质 681

6.5应用实例 682

7电感储能型纳秒脉冲产生器 682

7.1等效电路 682

7.2应用实例 683

8感应电压叠加器 684

8.1工作原理 684

8.2设计要点 684

8.3应用实例 685

9真空磁绝缘传输线 686

10脉冲电压作用下的绝缘特性 687

10.1气体电介质击穿特性 687

10.2液体电介质的击穿特性 688

10.3固体电介质的击穿特性 688

10.4真空中的沿面闪络 689

第3章 脉冲功率开关技术 690

1开关分类及其特征参数 690

1.1开关分类 690

1.2开关的特征参数 690

2高压气体介质开关 692

2.1工作原理 692

2.2设计要素 692

2.3气体开关特性 693

2.4气体开关试验 695

3低气压气体开关 695

3.1氢闸流管 695

3.2伪火花开关 696

3.3真空触发开关 696

4液体介质开关 697

4.1液体开关工作原理 697

4.2液体介质开关的结构 697

4.3液体开关的电路模型 697

4.4应用实例 697

5固体介质开关及介质表面放电开关 699

5.1固体介质开关 699

5.2介质表面放电开关 699

6电爆炸导体断路开关 699

6.1工作原理 699

6.2影响开关性能的因素 700

6.3应用实例 700

7等离子体断路开关 701

7.1开关结构与工作原理 701

7.2 POS的理论模型 701

7.3 POS的脉冲等离子体源 702

7.4应用实例 702

8磁开关 703

8.1工作原理 703

8.2磁开关复位与损耗 704

8.3应用实例 704

9半导体开关 704

9.1反向触发双极晶闸管 704

9.2半导体断路开关 706

9.3延迟导通二极管 707

9.4光导开关 708

第4章 脉冲功率负载技术 710

1高功率粒子束产生的物理基础 710

1.1阴极等离子体的形成与发展 710

1.2常用阴极材料性能特点 710

1.3高功率二极管中的电子流 711

1.4高功率二极管的离子流 711

1.5二极管阴阳极等离子体运动对束流特性的影响 711

2大面积电子束二极管 712

2.1大面积电子束的产生 712

2.2外加轴向磁场 712

2.3大面积电子束二极管中的阳极 712

2.4应用实例 713

3聚焦型电子束二极管 713

3.1强流箍缩电子束二极管 713

3.2箍缩聚焦二极管 713

3.3毫米级小焦斑聚焦二极管 714

4同轴二极管 715

4.1同轴二极管的一般结构 715

4.2同轴二极管在常用参数下的阻抗特性 715

4.3同轴二极管中均匀电子束的产生 715

4.4同轴二极管的应用 715

5离子束二极管 716

5.1自箍缩离子束二极管 716

5.2磁绝缘离子束二极管 717

5.3反射三极管 717

5.4高功率离子束的传输技术 718

6快Z箍缩和等离子体焦点 718

6.1快Z箍缩的基本物理过程 718

6.2影响Z箍缩辐射的主要参数 719

6.3 Z箍缩负载设计 722

6.4等离子体焦点 723

第5章 纳秒电脉冲测量技术 725

1纳秒脉冲电压、电流测量 725

1.1脉冲电压测量 725

1.2脉冲电流测量 725

1.3应用实例 726

2纳秒脉冲电子束测量 727

2.1法拉第筒与法拉第筒阵列 727

2.2全吸收量热计及其阵列 727

2.3薄片量热计阵列 728

2.4针孔照像 729

2.5电子束发射度测量 729

3纳秒脉冲离子束测量 729

3.1束流强度及均匀性测量 729

3.2能谱测量 729

3.3能量密度测量 730

4纳秒脉冲电场、磁场测量 730

4.1纳秒脉冲电场、磁场测量的特点和要求 730

4.2纳秒脉冲电场测量技术 730

4.3纳秒脉冲磁场测量技术 732

4.4纳秒脉冲电磁场测量中的信号调理 733

5纳秒脉冲信号传输与记录系统 733

5.1电缆传输系统 733

5.2光纤传输系统 734

5.3记录设备 735

6测量系统的标定技术 735

6.1高压快沿方波脉冲标定源 735

6.2馈送快沿电压、电流脉冲的方法 735

6.3标定规范 736

6.4纳秒电磁场测量系统的标定技术 736

参考文献 738

第8篇 电气安全技术基础 741

第1章 静电及其防护 743

1静电的产生及危害 743

1.1静电的产生及物理特性 743

1.2静电带电材料 743

1.3静电的利用与危害 744

1.4静电危害的形成及作用机理 744

1.5静电放电失效分析 744

1.6静电的潜在性失效 744

2静电放电模型及模拟 745

2.1静电放电模型及人体静电放电模型 745

2.2静电放电产生的电磁场 747

2.3静电发生器、模拟器 748

3静电测试 748

3.1静电基本参量的测试 748

3.2人体静电参数测试 749

3.3静电感度测试 749

3.4 ESD敏感度测试 750

4静电防护技术 750

4.1静电防护用品 750

4.2防静电包装 751

4.3防静电器材 752

4.4人体静电防护 753

4.5防静电接地 753

4.6静电的电磁兼容设计 753

5静电放电应用 753

5.1电除尘 753

5.2静电喷雾喷漆 754

第2章 人身电气安全 756

1人体允许电流 756

1.1人体的允许电流极限 756

1.2多次电击及快速切除故障 758

1.3直流对人体允许电流的影响 758

1.4频率对人体允许耐受电流的影响 758

2人体的电阻 759

3人体电击时的等效电路 760

3.1通过人体的电流路径 760

3.2电击事故的主要类型 760

3.3电击时的等效电路模型 761

4人体安全电压及容许电位差 761

4.1人体安全电压 761

4.2人体允许电位差 762

4.3大地表层土壤电阻率对安全的影响 762

5电流对人体的伤害 764

5.1触电的种类 764

5.2电流作用机理 764

6触电急救 765

6.1抢救及时 765

6.2正确的急救方法 765

第3章 设备的电气安全 766

1设备的绝缘破坏 766

1.1绝缘破坏 766

1.2绝缘性能指标 769

2电气安全距离 770

2.1线路的安全距离 770

2.2变配电设备的间距 773

3电气设备的接地和保护接零 775

3.1概述 775

3.2接地方式和特点 776

3.3接地系统的构成 777

3.4接地系统的安装 778

3.5接地装置设计条件 779

3.6降低接地电阻的施工方法 779

4漏电保护 779

4.1剩余电流动作保护器的原理 779

4.2剩余电流动作保护器的分类 780

4.3剩余电流动作保护器的参数 780

4.4剩余电流动作保护器的选用 781

4.5剩余电流动作保护器的安装 781

4.6剩余电流动作保护器的拒动和误动 782

5用电设备安全 783

5.1用电设备环境条件 783

5.2用电设备防护等级 783

5.3特殊环境对电气设备的要求 784

第4章 电气防火防爆