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磁悬浮车载记录仪电磁屏蔽结构优化设计
| 论文题名： | 磁悬浮车载记录仪电磁屏蔽结构优化设计 |
| 关键词： | 电磁屏蔽;传输线理论;结构优化;磁悬浮车载记录仪 |
| 摘要： | 超高速低真空管道磁浮交通系统是一个复杂的系统工程，列车在低真空、强磁场、密闭空间环境中超高速行驶，车载记录仪为测试列车超导体结构的性能参数，需要在强电磁环境下工作。金属屏蔽腔体能够保证其在强电磁环境中正常工作，但是线缆等开孔会降低腔体屏蔽效果，需要对结构优化以提高屏蔽效能。如何快速有效优化电磁屏蔽结构参数十分重要。 首先，针对多层材料混合开孔的屏蔽结构的复杂性，在研究电磁屏蔽理论和传输线理论的基础上，推导出同时存在孔阵、圆孔、非中心开孔等混合开孔情况下单层屏蔽腔体的屏蔽效能解析式，其中，重点分析了方孔位置不同对屏蔽性能的影响，并在后续仿真中对屏蔽效能解析式的有效性进行验证。根据矩形腔体截面与圆柱形腔体轴向截面的相似性，类比推导出本文所使用的屏蔽结构的屏蔽效能解析式，并对影响屏蔽效能的因素进行数值仿真分析。 其次，针对解析法计算简单、准确度不够，数值法计算精度高、效率偏低这一问题，结合解析法计算效率高和数值法计算精确的优点，选用“解析法+数值法”的组合优化方法，实现屏蔽效能的最大化。在对比遗传算法和粒子群算法的基础上，结合两种算法的优缺点，采用GA-PSO算法对屏蔽结构进行优化。 最后对电磁屏蔽解析式中的17个待优化参数分别用解析法、数值法、组合优化方法进行寻优，结果表明可实现的数值优化方案由于步长设置偏大反而优化效果最差，组合优化方法虽然相比解析法会多一些计算量，但是可以将屏蔽效能在结构体积不变的基础上进一步提高1.35％；相较于数值法，结构体积减少约11.09％，计算量下降64％，结构的屏蔽效能由86.79dB提高到90.35dB，可见提出的组合优化方法在提升优化效果的同时大幅提高设计效率。 |
| 作者： | 韩泽琳 |
| 专业： | 信息与通信工程 |
| 导师： | 丁永红 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中北大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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