專利名稱：一種多級(jí)強(qiáng)快沿脈沖生成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種多級(jí)強(qiáng)快沿脈沖生成裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種多級(jí)強(qiáng)快沿脈沖生成裝置。
技術(shù)背景[0002]隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，評(píng)價(jià)電子設(shè)備抗擊強(qiáng)快沿電磁脈沖的能力日趨重要， 在軍事領(lǐng)域尤為重要。[0003]另外，電子設(shè)備在進(jìn)行瞬變電場(chǎng)敏感度試驗(yàn)時(shí)，如果電磁兼容設(shè)備EMC設(shè)計(jì)考慮不周全，往往會(huì)出現(xiàn)異常，甚至被強(qiáng)快沿電磁脈沖毀壞，隨后就要進(jìn)行整改，需要進(jìn)行一系列電場(chǎng)強(qiáng)度值由小到大的快沿電磁脈沖試驗(yàn)，找出設(shè)備出現(xiàn)異常狀況的臨界場(chǎng)強(qiáng)，根據(jù)此臨界場(chǎng)強(qiáng)下的異常現(xiàn)象分析設(shè)備的敏感部位(而不是直接施加強(qiáng)電磁脈沖，使設(shè)備失效， 對(duì)著“尸體”分析異常原因)，之后采取針對(duì)性的加固防護(hù)措施，反復(fù)試驗(yàn)，最終通過抗擊標(biāo)準(zhǔn)電場(chǎng)強(qiáng)度的快沿電磁脈沖試驗(yàn)，設(shè)計(jì)出符合電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。因此對(duì)高性能的強(qiáng)快沿電磁脈沖發(fā)生裝置需求特別迫切。[0004]現(xiàn)有快沿電磁脈沖發(fā)生裝置的顯著缺點(diǎn)是設(shè)備自動(dòng)化程度低，無(wú)法自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，完成單次試驗(yàn)后，便會(huì)停下來(lái)，如果需要進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)，必須每次都進(jìn)行人工干預(yù)，重新設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)，等待試驗(yàn)設(shè)備就緒(時(shí)間較長(zhǎng))，之后進(jìn)行試驗(yàn)。這樣需要長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)人工干預(yù)才能連續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，操作人員根據(jù)儀表上的讀數(shù)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，特別是模擬儀表，不同操作人員從儀表上讀取的參數(shù)會(huì)有一定誤差，同一操作人員在不同批次的試驗(yàn)中讀取的參數(shù)會(huì)有一定誤差，這樣試驗(yàn)條件不完全一致，造成試驗(yàn)結(jié)果不一致；再者操作人員長(zhǎng)期進(jìn)行煩瑣、單調(diào)、機(jī)械的重復(fù)操作，往往會(huì)出現(xiàn)誤操作，造成測(cè)試數(shù)據(jù)不可信。采用現(xiàn)有設(shè)備完成上述連續(xù)試驗(yàn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低下，且試驗(yàn)數(shù)據(jù)可信度降低，不利于高質(zhì)量完成試驗(yàn)任務(wù)。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型目的是提供一種多級(jí)強(qiáng)快沿脈沖生成裝置，該裝置與配套智能控制器共同使用，可多次或自動(dòng)連續(xù)進(jìn)行瞬變電場(chǎng)敏感度測(cè)試。[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案[0007]—種多級(jí)強(qiáng)快沿脈沖生成裝置，其特殊之處在于包括MARX發(fā)生器、氣配單元和峰化電路，[0008]所述MARX發(fā)生器包括限流電阻器Rl R7、電容器組、氣隙火花開關(guān)(Kl K4)，[0009]所述氣隙火花開關(guān)的相對(duì)兩端設(shè)置有進(jìn)氣管接口和出氣管接口，所述氣隙火花開關(guān)另外相對(duì)兩端分別連接有陽(yáng)電極E+和陰電極E-，所述陽(yáng)電極E+由陽(yáng)內(nèi)電極和陽(yáng)外電極構(gòu)成，所述陰電極E-由陰內(nèi)電極和陰外電極構(gòu)成，[0010]所述電容器組包括由并聯(lián)的高壓無(wú)感電容器Cl C5組成的第一電容器組、由高壓無(wú)感電容器C6 ClO并聯(lián)組成的的第二電容器組、由高壓無(wú)感電容器Cll C15并聯(lián)組成的第三電容器組以及由高壓無(wú)感電容器C16 C20并聯(lián)組成的第四電容器組，直流高壓源通過第一限流電阻Rl對(duì)第一電容器組充電，直流高壓源通過第一限流電阻R1、第二限流電阻R2、第五限流電阻R5對(duì)第二電容器組充電，直流高壓源通過第一限流電阻R1、第二限流電阻R2、第三限流電阻R3、第五限流電阻R5以及第六限流電阻R6對(duì)第三電容器組充電； 直流高壓源通過限流電阻器Rl R7對(duì)第四電容器組充電，[0011]所述第一電容器組、第二電容器組、第三電容器組、第四電容器組和峰化電路依次并聯(lián)在直流高壓電源間，[0012]所述第一電容器組與第二電容器組分別通過陽(yáng)電極E+和陰電極E-與第一氣隙火花開關(guān)Kl連接，所述第二電容器組與第三電容器組分別通過陽(yáng)電極E+和陰電極E-與第二氣隙火花開關(guān)K2連接，所述第三電容器組與第四電容器組分別通過陽(yáng)電極E+和陰電極 E-與第三氣隙火花開關(guān)K3連接，所述第四電容器組與峰化電路分別通過陽(yáng)電極E+和陰電極E-與第四氣隙火花開關(guān)K4連接，[0013]所述氣配單元包括第一氣配單元、第二氣配單元和第三氣配單元，第一氣配單元包括氣源、第一減壓閥、第一充氣閥門、第一充氣繼電器、第一放氣繼電器以及第一放氣閥門，所述氣源通過第一減壓閥、第一充氣閥門與第一氣隙火花開關(guān)的進(jìn)氣管接口連接，所述第一放氣閥門與第一氣隙火花開關(guān)的出氣管口連接，所述第一充氣繼電器用于控制第一充氣閥門的開、合，所述第一放氣繼電器用于控制第一放氣閥門的開、合，[0014]所述第二氣配單元包括氣源、第二減壓閥、第二充氣閥門、第二充氣繼電器、第二放氣繼電器以及第二放氣閥門，所述氣源通過第二減壓閥、第二充氣閥門與第二氣隙火花開關(guān)的進(jìn)氣管接口連接，所述第二放氣閥門與第四氣隙火花開關(guān)的出氣管口連接，所述第二充氣繼電器用于控制第二充氣閥門的開、合，所述第二放氣繼電器用于控制第二放氣閥門的開、合，[0015]所述第三氣配單元包括氣源、第三減壓閥、第三充氣閥門、第三充氣繼電器、第三放氣繼電器以及第三放氣閥門，所述氣源通過第三減壓閥、第三充氣閥門與第五氣隙火花開關(guān)的進(jìn)氣管接口連接，所述第三放氣閥門與第五氣隙火花開關(guān)的出氣管口連接，所述第二充氣繼電器用于控制第二充氣閥門的開、合，所述第二放氣繼電器用于控制第二放氣閥門的開、合。[0016]本實(shí)用新型所具有的優(yōu)點(diǎn)[0017]1、本實(shí)用新型在單次模式下，裝置完成一次試驗(yàn)便停下來(lái)，再次測(cè)試需人工干預(yù)。 在連續(xù)模式下，裝置按照遞增場(chǎng)強(qiáng)(遞增值大小可任意調(diào)整)方式，自動(dòng)連續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，操作人員只需在遠(yuǎn)處監(jiān)控室通過監(jiān)視器觀測(cè)設(shè)備是否發(fā)生敏感現(xiàn)象，然后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，發(fā)出指令，中斷試驗(yàn)進(jìn)行即可。連續(xù)試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置由裝置自動(dòng)完成，通過內(nèi)部傳感器進(jìn)行參數(shù)反饋，經(jīng)過內(nèi)部控制器進(jìn)行參數(shù)精度控制，根據(jù)內(nèi)部指令啟動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果精準(zhǔn)。[0018]通過該裝置，在產(chǎn)品性能認(rèn)證階段，可以進(jìn)行單次常規(guī)驗(yàn)證性試驗(yàn)；在產(chǎn)品摸底， 性能整改階段，可以自動(dòng)化連續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，將操作人員從煩瑣、單調(diào)、機(jī)械的重復(fù)操作中擺脫出來(lái)。[0019]這樣大大簡(jiǎn)化試驗(yàn)過程，縮短試驗(yàn)時(shí)間，減少人為試驗(yàn)差錯(cuò)，增強(qiáng)試驗(yàn)條件一致性，提高試驗(yàn)效率，使試驗(yàn)任務(wù)高質(zhì)量完成。[0020]2、本實(shí)用新型經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo)[0021]1]可產(chǎn)生信號(hào)上升前沿陡?？僧a(chǎn)生上升時(shí)間為2. 3士0. 5ns的瞬變信號(hào)。[0022]2]可產(chǎn)生信號(hào)頻率范圍寬?？僧a(chǎn)生半高寬時(shí)間為23士5ns的模擬信號(hào)，這種信號(hào)頻帶寬。[0023]3]可產(chǎn)生信號(hào)峰值場(chǎng)強(qiáng)高。可產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)度大于等于50kV/m的強(qiáng)電場(chǎng)信號(hào)。[0024]4]全自動(dòng)智能控制產(chǎn)生快沿電磁脈沖強(qiáng)場(chǎng)方式靈活，適用多種試驗(yàn)場(chǎng)合和試驗(yàn)?zāi)康?。設(shè)備可以手動(dòng)單次觸發(fā)或者自動(dòng)連續(xù)觸發(fā)強(qiáng)快沿電磁脈沖。


[0025]圖1快沿電磁脈沖強(qiáng)場(chǎng)發(fā)生器圖；[0026]圖2氣隙火花開關(guān)原理示意圖；[0027]圖3第一氣配單元結(jié)構(gòu)示意圖；[0028]圖4第二氣配單元的結(jié)構(gòu)示意圖；[0029]圖5第三氣配單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
[0030]如圖1所示，電磁脈沖發(fā)生器由MARX發(fā)生器、峰化電路、氣配單元、傳輸線和負(fù)載構(gòu)成。MARX發(fā)生器用于初級(jí)儲(chǔ)能與脈沖產(chǎn)生；峰化電路用于脈沖壓縮，縮短脈沖上升時(shí)間； 傳輸線和負(fù)載用于輻射強(qiáng)電場(chǎng)。MARX發(fā)生器由限流電阻器Rl R7、高壓無(wú)感電容器Cl C20、氣隙火花開關(guān)Kl K4構(gòu)成。設(shè)直流高壓源輸出直流高壓為U，充電期間，直流高壓源通過Rl對(duì)Cl C5充電；通過R2、R5對(duì)C6 ClO充電；通過Rl R3、R5、R6對(duì)Cll C15 充電；通過Rl R7對(duì)C16 C20充電。充電完成后，電容器Cl C20上電壓為U，氣隙火花開關(guān)Kl K3上承受電壓為U。通過外部觸發(fā)使第一氣隙火花開關(guān)Kl導(dǎo)通，則氣隙火花開關(guān)第二氣隙火花開關(guān)K1K2上承受的電壓陡增為2U，這樣K2因承受電壓突然升高而擊穿導(dǎo)通。同理，第二氣隙火花開關(guān)K2導(dǎo)通后，第三氣隙火花開關(guān)K3上承受的電壓陡增為3U， K3也因承受電壓突然升高而擊穿導(dǎo)通。最后第四氣隙火花開關(guān)K4擊穿導(dǎo)通。限流電阻器 Rl R7為高阻值功率電阻，當(dāng)氣隙火花開關(guān)導(dǎo)通后，限流電阻器用于防止電容器Cl C20 對(duì)直流高壓源反向充電。峰化電路由高壓無(wú)感電容器C21和充滿SF6氣體的氣隙火花開關(guān) K5組成。第四氣隙火花開關(guān)K4導(dǎo)通后，MARX發(fā)生器向峰化電容C21充電，直到峰化第五氣隙火花開關(guān)K5擊穿導(dǎo)通，這樣電流通過傳輸線流過負(fù)載R8，產(chǎn)生瞬時(shí)脈沖。第五氣隙火花開關(guān)K5的擊穿電壓遠(yuǎn)高于氣隙火花開關(guān)Kl K4的擊穿電壓，這樣將Kl K4的依次導(dǎo)通時(shí)間壓縮為K5的瞬時(shí)導(dǎo)通時(shí)間，脈沖上升沿便大大提高了。[0031]如圖2，氣隙火花開關(guān)是一個(gè)密閉的腔體，左、右側(cè)通過氣管分別與充氣氣閥門、放氣閥門連接；上、下方為電極，接直流高壓。給氣隙火花開關(guān)內(nèi)部按照一定壓力充滿特定氣體，同時(shí)給氣隙火花開關(guān)上下兩個(gè)電極施加高電壓，由于氣體的絕緣性，上下兩個(gè)電極不導(dǎo)通，當(dāng)保持電極上直流高壓不變，突然降低氣隙火花開關(guān)內(nèi)的氣體壓力到一定數(shù)值，內(nèi)部氣體被高電壓電離，產(chǎn)生電弧，產(chǎn)生電弧瞬間兩個(gè)電極導(dǎo)通。電極導(dǎo)通瞬間，兩電極間電壓因放電而急劇降低，因電壓降低，氣體不再電離，這樣氣隙火花開關(guān)不再導(dǎo)通。氣隙火花導(dǎo)通時(shí)間短，承受電壓高，放電電流大，特別適用于強(qiáng)快沿電磁脈沖電路。[0032]如圖3，電磁脈沖發(fā)生器氣路由3個(gè)氣配單元構(gòu)成。氣隙火花開關(guān)分為3組(K1、K2 K4、K5)，對(duì)應(yīng)3個(gè)氣配單元。以第1個(gè)氣配單元為例，第一減壓閥10輸入端與N2氣瓶連接，第一減壓閥輸出端通過氣管與第一充氣閥門11連接。第一充氣閥門11、第一壓力傳感器12、第一氣隙火花開關(guān)Kl通過三通進(jìn)行互連。第一放氣閥門14通過氣管與第一氣隙火花開關(guān)Kl連接。氣瓶?jī)?nèi)裝有特定壓縮氣體，壓力較高，壓縮氣體首先通過減壓閥調(diào)節(jié)為壓力合適的氣體。第一充氣閥門11閉合時(shí)，減壓閥輸出的氣體不能進(jìn)入氣隙火花開關(guān) K1。第一充氣閥門11開啟時(shí)，減壓閥輸出的氣體通過第一充氣閥門11進(jìn)入第一氣隙火花開關(guān)K1。第一壓力傳感器12用于檢測(cè)第一氣隙火花開關(guān)Kl內(nèi)的壓力，并向單片機(jī)通報(bào)壓力數(shù)值，由單片機(jī)根據(jù)壓力數(shù)值控制第一充氣閥門11、第一放氣閥門14開啟、閉合狀態(tài)。第一放氣閥門14開啟時(shí)，第一氣隙火花開關(guān)Kl通過第一放氣閥門14放氣，第一氣隙火花開關(guān)內(nèi)的氣體壓力會(huì)突然降低。第一放氣閥門14閉合時(shí)，第一氣隙火花內(nèi)氣體不能放出。同理第二、三個(gè)氣配單元與第1個(gè)氣配單元?dú)饴愤B接、壓力控制方法相同，只是第二個(gè)氣配單元將氣隙火花開關(guān)K2 K4串聯(lián)起來(lái)(見圖4)，進(jìn)行氣壓控制，第三個(gè)氣配單元的第五氣隙火花開關(guān)K5內(nèi)充SF6氣體(見圖5)。
權(quán)利要求1. 一種多級(jí)強(qiáng)快沿脈沖生成裝置，其特征在于包括MARX發(fā)生器、氣配單元和峰化電路，所述MARX發(fā)生器包括限流電阻器Rl R7、電容器組、氣隙火花開關(guān)(Kl K4)， 所述氣隙火花開關(guān)的相對(duì)兩端設(shè)置有進(jìn)氣管接口和出氣管接口，所述氣隙火花開關(guān)另外相對(duì)兩端分別連接有陽(yáng)電極(E+)和陰電極(E-)，所述陽(yáng)電極E+由陽(yáng)內(nèi)電極和陽(yáng)外電極構(gòu)成，所述陰電極(E-)由陰內(nèi)電極和陰外電極構(gòu)成，所述電容器組包括由并聯(lián)的高壓無(wú)感電容器Cl C5組成的第一電容器組、由高壓無(wú)感電容器C6 ClO并聯(lián)組成的的第二電容器組、由高壓無(wú)感電容器Cll C15并聯(lián)組成的第三電容器組以及由高壓無(wú)感電容器C16 C20并聯(lián)組成的第四電容器組，直流高壓源通過第一限流電阻(Rl)對(duì)第一電容器組充電，直流高壓源通過第一限流電阻(Rl)、第二限流電阻(R2)、第五限流電阻(R5)對(duì)第二電容器組充電，直流高壓源通過第一限流電阻0 1)、 第二限流電阻(R2)、第三限流電阻(R3)、第五限流電阻(R5)以及第六限流電阻(R6)對(duì)第三電容器組充電；直流高壓源通過限流電阻器Rl R7對(duì)第四電容器組充電，所述第一電容器組、第二電容器組、第三電容器組、第四電容器組和峰化電路依次并聯(lián)在直流高壓電源間，所述第一電容器組與第二電容器組分別通過陽(yáng)電極(E+)和陰電極(E-)與第一氣隙火花開關(guān)(Kl)連接，所述第二電容器組與第三電容器組分別通過陽(yáng)電極(E+)和陰電極(E-) 與第二氣隙火花開關(guān)(以)連接，所述第三電容器組與第四電容器組分別通過陽(yáng)電極(E+) 和陰電極(E-)與第三氣隙火花開關(guān)(O)連接，所述第四電容器組與峰化電路分別通過陽(yáng)電極(E+)和陰電極(E-)與第四氣隙火花開關(guān)(K4)連接，所述氣配單元包括第一氣配單元、第二氣配單元和第三氣配單元，第一氣配單元包括氣源、第一減壓閥、第一充氣閥門、第一充氣繼電器、第一放氣繼電器以及第一放氣閥門，所述氣源通過第一減壓閥、第一充氣閥門與第一氣隙火花開關(guān)的進(jìn)氣管接口連接，所述第一放氣閥門與第一氣隙火花開關(guān)的出氣管口連接，所述第一充氣繼電器用于控制第一充氣閥門的開、合，所述第一放氣繼電器用于控制第一放氣閥門的開、合，所述第二氣配單元包括氣源、第二減壓閥、第二充氣閥門、第二充氣繼電器、第二放氣繼電器以及第二放氣閥門，所述氣源通過第二減壓閥、第二充氣閥門與第二氣隙火花開關(guān)的進(jìn)氣管接口連接，所述第二放氣閥門與第四氣隙火花開關(guān)的出氣管口連接，所述第二充氣繼電器用于控制第二充氣閥門的開、合，所述第二放氣繼電器用于控制第二放氣閥門的開、合，所述第三氣配單元包括氣源、第三減壓閥、第三充氣閥門、第三充氣繼電器、第三放氣繼電器以及第三放氣閥門，所述氣源通過第三減壓閥、第三充氣閥門與第五氣隙火花開關(guān)的進(jìn)氣管接口連接，所述第三放氣閥門與第五氣隙火花開關(guān)的出氣管口連接，所述第二充氣繼電器用于控制第二充氣閥門的開、合，所述第二放氣繼電器用于控制第二放氣閥門的開、合。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多級(jí)強(qiáng)快沿脈沖生成裝置，包括限流電阻器、電容器組、氣隙火花開關(guān)，氣隙火花開關(guān)的相對(duì)兩端設(shè)置有進(jìn)氣管接口和出氣管接口，氣隙火花開關(guān)另外相對(duì)兩端分別連接有陽(yáng)電極和陰電極，所述陽(yáng)電極由陽(yáng)內(nèi)電極和陽(yáng)外電極構(gòu)成，陰電極由陰內(nèi)電極和陰外電極構(gòu)成，電容器組包括第一電容器組、由第二電容器組、第三電容器組以及第四電容器組，第一電容器組、第二電容器組、第三電容器組、第四電容器組和峰化電路依次并聯(lián)在直流高壓電源間，本實(shí)用新型解決了費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低下的缺陷，本實(shí)用新型可多次并自動(dòng)連續(xù)進(jìn)行瞬變電場(chǎng)敏感度測(cè)試。
文檔編號(hào)G01R1/28GK202305604SQ20112025291
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者劉世木, 周開基, 商高平, 張海東, 王浩, 王騫, 郭恩全 申請(qǐng)人:陜西海泰電子有限責(zé)任公司