Selvitys EMP-simulaattoreista ja niiden rakentamisesta

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli perehtyä EMP-testaukseen kokonaisuutena ja selvittää, mitä erilaisia EMP-testausmenetelmiä ja -laitteistoja on kehitetty, sekä minkälaisia vaatimuksia niiden rakentamiseen liittyy. Työn tavoitteina oli selvittää, pystyykö Savonian syöksyjännitegeneraattoria käyttämään osana EMP-simulaattoria, sekä kuinka kannattavaa EMP-simulaattorin rakentaminen olisi Savonialle. Näiden lisäksi tarkoituksena oli antaa Savonialle suosituksia sopivaksi todetun laitteiston rakentamiseen sekä ohjeistus sen kalibrointiin ja käyttöön.

Raportissa on käsitelty sähkömagneettisiin pulsseihin liittyvä sähköfysiikan perusteoria, jonka pohjalta on selitetty, kuinka sähkömagneettiset pulssit muodostuvat, mitä vaikutuksia niillä on, miten niiltä voidaan suojautua, sekä miten niitä simuloidaan. Tässä työssä on keskitytty lähinnä erittäin voimakkaisiin sähkömagneettisiin pulsseihin.

Tämä työ oli pääosin selvitystyötä, jonka tarkoituksena oli rakentaa pohja Savonian EMP-simulaattorin rakennushankkeelle. Työn eteneminen jakautui kahteen osaan, joista ensimmäinen oli EMP-testausta käsittelevien standardien ja raporttien opiskelua sekä tämän tiedon tiivistämistä. Työn toinen osa koostui syöksyjännitegeneraattorin tutkimisesta ja selvityksestä, kuinka sen tuottama jännitepulssi saataisiin sopivaksi EMP-simulaattoriin.

Työn lopputulokseksi saatiin kattava selvitys EMP-simulaattorissa tarvittavista laitteista sekä sen testausprosessista. Savonian suurjännitegeneraattorin soveltuvuutta ei saatu täysin varmistettua, mutta suoritettujen mittausten perusteella saatiin tarpeeksi selkeä suunta laitteiston jatkokehitykselle.

The purpose of this thesis was to study EMP testing as a whole and clarify what different EMP testing methods and EMP simulators have been developed. The aims of this thesis were to find out if Savonia could use their surge voltage generator as a part of an EMP simulator and how profitable it would be for Savonia to build one. In addition, the purpose was to give Savonia a recommendation on what kind of EMP simulator would be reasonable for them to build and how to calibrate and use it.

The basic electromagnetic theory associated to electromagnetic pulses was covered in this thesis and based on that information the forming and effects of electromagnetic pulses were explained. In addition to that, also protection from electromagnetic pulses and how they are simulated were covered. This thesis mainly focused on extremely strong electromagnetic pulses.

This thesis consisted mainly of research work with the aim to build a foundation for the EMP simulator project of Savonia. The work split into two parts, of which the first part consisted of studying EMP testing from various standards and reports, and making a summary from this information. The second part consisted of researching the surge voltage generator and how to modify the voltage pulse to be suitable for an EMP simulator.

The result of this thesis was a comprehensive report on equipment needed for an EMP simulator and also the correct testing process for them. The suitability of the surge voltage generator for an EMP simulator could not be completely ensured, but enough information was gathered for further developement based on the performed measurements.