一種管式納秒級(jí)高壓陡脈沖源的制作方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高壓脈沖技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種管式納秒級(jí)高壓陡脈沖源。
【【背景技術(shù)】】
[0002]最近幾年，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們研制出了新的測(cè)試技術(shù)，以迎接業(yè)界新標(biāo)準(zhǔn)快速發(fā)展所帶來的挑戰(zhàn)，例如各種信號(hào)發(fā)生器，半導(dǎo)體和通信技術(shù)，脈沖測(cè)試技術(shù)在許多領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。另外，當(dāng)前大功率ns級(jí)脈沖發(fā)生器已經(jīng)成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)，在環(huán)保、生物領(lǐng)域得到成功應(yīng)用，在軍事領(lǐng)域，除了等離子體隱身用到ns級(jí)高壓高重復(fù)頻率脈沖電源外，還有微波武器、激光武器等都用到這種脈沖電源。
[0003]高壓脈沖發(fā)生器在實(shí)際生活中被得以廣泛的應(yīng)用。在靜電除塵方面，脈沖供電技術(shù)是靜電除塵中一種先進(jìn)的供電方式；在通信領(lǐng)域，被用于超寬帶UWB無線通信技術(shù)；還用于測(cè)量空間電荷的分布；在食品滅菌領(lǐng)域，高壓脈沖電場(chǎng)殺菌是一種全新的非熱處理殺菌方法；以及在醫(yī)療領(lǐng)域，可利用體外高電壓脈沖放電產(chǎn)生震波來粉碎人體內(nèi)的結(jié)石；當(dāng)然，高壓脈沖發(fā)生器也可應(yīng)用于一些儲(chǔ)能設(shè)備中高壓脈沖放電開關(guān)的觸發(fā)，引爆高壓火花隙雷管等場(chǎng)所。
[0004]毫微秒脈沖發(fā)生器在電子能譜測(cè)量的飛行時(shí)間(TOF)技術(shù)中有著重要的應(yīng)用?；趩纹瑱C(jī)的高壓脈沖發(fā)生器，在產(chǎn)生脈沖寬度、脈沖個(gè)數(shù)、脈沖電壓強(qiáng)度均需要調(diào)節(jié)的高壓脈沖電場(chǎng)中有著廣泛應(yīng)用。而對(duì)于超高分辨率雷達(dá)、擴(kuò)頻通信技術(shù)以及其它許多需要寬帶輻射的應(yīng)用來說，超短脈沖發(fā)生器是十分重要的，從某種程度上來講，超短脈沖的形成技術(shù)已成為許多寬帶應(yīng)用中的核心技術(shù)。
[0005]在靜電除塵中脈沖供電等技術(shù)是一種先進(jìn)的供電方式，而開關(guān)元件是脈沖裝置的關(guān)鍵部件。高壓脈沖電源種類有多種，按高壓脈沖電源的實(shí)現(xiàn)的方法其可分為機(jī)械開關(guān)式，高壓固態(tài)開關(guān)式，和Marx網(wǎng)絡(luò)(Marx發(fā)生器)等。其中高壓固態(tài)開關(guān)式，和Marx網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)納秒級(jí)的窄脈沖和很高的脈沖頻率。
[0006]自從Takada教授在1983年提出的電聲脈沖法，現(xiàn)已發(fā)展成為研究固體介質(zhì)中空間電荷分布的一種成熟的測(cè)量技術(shù)，其基本原理是受電脈沖作用的介質(zhì)試樣內(nèi)部有空間電荷存在，故會(huì)產(chǎn)生不均勻形變，測(cè)量聲信號(hào)可從中得到空間電荷分布的信息，測(cè)量靈敏度及分辨力與電脈沖的形狀密切相關(guān)，故電壓脈沖發(fā)生器為該裝置的關(guān)鍵部件，但傳統(tǒng)的電壓脈沖發(fā)生器由火花間隙產(chǎn)生電脈沖，其缺點(diǎn)是脈沖脈沖波形易變化。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種管式納秒級(jí)高壓陡脈沖源，以解決現(xiàn)有陡脈沖源體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、脈沖波形易變化的技術(shù)問題。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]—種管式納秒級(jí)高壓陡脈沖源，由高壓直流源、輸入連接器、脈沖傳輸路徑、操作開關(guān)和輸出連接器組成；輸入連接器由輸入高壓BNC接頭和輸入連接頭組成；輸入高壓BNC接頭連接高壓直流源；輸出連接器由輸出連接頭和輸出高壓BNC接頭組成；脈沖傳輸路徑連接輸入連接頭和輸出連接頭；操作開關(guān)設(shè)置于脈沖傳輸路徑外部；脈沖傳輸路徑中設(shè)有通過操作開關(guān)控制以控制高壓陡脈沖源輸出的濕簧管；輸入連接頭外部為兩端開孔的輸入端銅柱外殼，中間為高壓電極，高壓電極和輸入端銅柱外殼之間填充絕緣材料，在輸入連接頭兩端高壓電極之間連接限流保護(hù)電阻，限流保護(hù)電阻兩端通過兩個(gè)輸入端平板電極與高壓電極連接；輸出連接頭外部為輸出端銅柱外殼，中心為高壓電極，輸出端銅柱外殼和高壓電極之間填充絕緣材料，在輸出連接頭兩端高壓電極之間連接匹配電阻，匹配電阻兩端電極通過兩個(gè)輸出端平板電極與高壓電極連接。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:脈沖傳輸路徑外部為I米長的銅管；銅管中心為高壓電極，高壓電極和銅管填充絕緣材料；銅管中的高壓電極中部連接濕簧管。
[0011]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:高壓電極為直徑為3mm的硬銅導(dǎo)線。
[0012]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:銅管的管徑為10_，管壁厚為2_。
[0013]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:脈沖傳輸路徑通過螺紋與輸入連接器和輸出連接器連接。
[0014]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:限流保護(hù)電阻為1kQ的無感電阻；匹配電阻為50Ω的無感電阻。
[0015]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:高壓直流源最大輸出2kV，負(fù)載2ΜΩ，最大輸出功率2W ;輸入高壓BNC接頭和輸出高壓BNC接頭均為耐壓為2kV的高壓BNC接頭。
[0016]本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于:操作開關(guān)包括設(shè)置在濕簧管位置的脈沖傳輸路徑外部配置兩個(gè)半圓形的第一磁鐵和第二磁鐵。
[0017]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0018]本發(fā)明一種管式納秒級(jí)高壓陡脈沖源，體積小，重量輕，可用于電聲脈沖法測(cè)量空間電荷的試驗(yàn)裝置中；本發(fā)明采用以開關(guān)電路為基礎(chǔ)的電源代替原來的工頻整流電源，以濕簧管代替火花間隙，使得電源的重量大大減小，經(jīng)試驗(yàn)可輸出脈沖寬度為Ins左右，幅值最高為2000V的納秒級(jí)脈沖電壓。
[0019]本發(fā)明攜帶方便、操作簡(jiǎn)單與測(cè)試安全、精度高，它能夠應(yīng)用于試驗(yàn)和校驗(yàn)高頻探頭、電力系統(tǒng)高壓絕緣監(jiān)測(cè)、激光技術(shù)、微波技術(shù)和電磁兼容等試驗(yàn)方面，可提高上述技術(shù)應(yīng)用的精度和準(zhǔn)確度，為高頻高壓脈沖的產(chǎn)生提供一種簡(jiǎn)單、高效的設(shè)計(jì)方法。
【【附圖說明】】
[0020]圖1為本發(fā)明一種管式納秒級(jí)高壓陡脈沖源的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為高壓直流源的原理圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0022]請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明一種管式納秒級(jí)高壓陡脈沖源，由高壓直流源、輸入連接器1、脈沖傳輸路徑2、操作開關(guān)3和輸出連接器4組成。
[0023]高壓直流源的原理圖如圖2所示。高壓直流源使用反激型開關(guān)電源，該電源由高頻開關(guān)切換低壓直流源，將直流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?