在研究舰船水下电磁场特征的过程中，除了数值仿真方法外，还有一种必不可少的水池试验方法——物理相似模型试验方法。该方法是通过对实船进行物理缩比的方式进行简化，建造模型模拟舰船主要的水下电磁场源，在电场水池中参数可控的条件下进行测试，获取船模电磁场数据，更加直观地掌握舰船电磁场特性规律，为电磁场防护设计提供更加贴近实船的支撑数据。

1）电磁场试验水池

目标电磁场的模拟一般在专用水池中进行。电磁场试验水池用来模拟电场产生的海洋环境，水池应用无磁水泥构建，水池底部用特殊的材料构造以模拟真实海底环境。水池相对于船模或信号源其尺度必须足够大，以免水池边界对电场分布产生过大影响。但是现实中考虑成本因素和施工难度，水池尺度不可能很大，应根据实际情况确定其具体尺度大小。这里以仿真数据说明水池池壁对测量结果的影响。

图6.12　池壁引起的电场误差曲线

水池长度为8 m，试验溶液电导率为3.7 S／m，水池边界电导率为0 S／m。场源采用一对异性直流点电流源组合，电流强度为1 A，布放在水池中部，正负点源间距为1.5 m，与模型长度一致。采用直流点电流源电场响应公式，对有无水池边界两种条件下水下电势分布进行可仿真计算。图6.12给出了池壁引起的水下电势误差。图中x坐标为测点距离中心点的区间，以模型长度为参考，x=0为水池中央。由图可知，在以水池中央为中心的1倍艇长范围内误差在2%之内；2倍艇长范围内误差在5%之内；3倍艇长范围内误差在10%之内；当离池壁1 m范围内误差可达30%以上，且距离池壁越近误差越大。

因此为了降低池壁影响，建议在以水池中央为中心的3倍模型长度范围内进行测量。对于8 m长度的水池、1.5 m长模型，测量区域为水池中央左右各2.25 m、长度为4.5 m的区间内。

另外，电磁场水池附近应无大的金属构件、磁性物体及大功率发电、送变电设施及电器设备，以减小环境对电场模拟、校准的干扰。电场水池还应配置行车系统、载重横梁、高精度标尺、给排水系统及温控装置等设备，用于试验过程中船模及信号源移动的精确控制、定位及水池外部温度、湿度参数监测和控制。

2）舰船电磁场相似模型试验

实验室模型试验的目的是参数可控的条件获取所需要的测试数据。根据目的不同，大致可分为三类试验：

（1）对水下电磁场基本理论规律的验证试验。(www.daowen.com)

（2）对模型舰船的水下电磁场特性测试试验。

（3）对水下电磁防护参数的优化试验。

三种类型的试验所需要的场源也不尽相同。为了验证基本理论规律，场源结构一般都较为简单，通常根据需要可设计为水平电／磁偶极子，垂直电／磁偶极子或者它们的组合。

图6.13　舰船缩比模型及结构

若要获取特定舰船模型的水下电磁特性数据，则需要研制专门的按比例制作的船模。舰艇模型采用金属材料与实际目标保持一致，螺旋桨、指挥台围壳、水平翼、尾舵、稳定翼等主要部件按相同比例缩比；涂层材料也应与实际目标保持一致。为模拟内部机电设备产生的电磁场，可考虑在内部加装信号源，也可通过外部注入特定信号模拟被测目标场源。开展该类试验一定要注意盐水的电导率、含氧量、温度等分布和变化要准确获取，与舰船缩比模型的电磁场数据一一对应。船模试验时遵循的各参数之间的变化规律也称为相似准则，具体描述见6.4.2节。模型如图6.13所示。

对目标的水下电磁防护系统进行优化设计和性能验证也是实验室模拟测试的重要内容之一。此时需要严格按照防护系统设计图纸，配置舰艇模型。如需要对水下电场特征控制系统的设计进行优化与验证，需要依据ICCP原理，在船模上按照设计图纸在对应位置布设辅助阳极和参比电极，以电化学工作站或恒电位仪等外部设备模拟外加阴极保护电流。辅助阳极的安装必须与艇体绝缘，并保证水密性。模型配置如图6.14所示。

图6.14　模型配置