CN109921766B

CN109921766B - 一种振铃波脉冲电流发生器

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Publication number: CN109921766B
Application number: CN201910129054.0A
Authority: CN
Inventors: 周忠元; 李亚; 周香; 景莘慧; 任近静; 胡鹏
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2019-02-21
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2023-03-24
Anticipated expiration: 2039-02-21
Also published as: CN109921766A

Abstract

本发明公开了一种振铃波脉冲电流发生器，包括高压直流电源、高压脉冲电容、脉冲发生回路主体段、电流检测模块、触发装置、支撑架和同轴连接器。支撑架为倒U型，固定于高压直流电源上表面，高压脉冲电容位于其U形开口中，脉冲发生回路主体段和触发装置设置于支撑架上表面。高压直流电源与高压脉冲电容通过导线连接。脉冲发生回路主体段的一端通过导线与高压脉冲电容连接，另一端通过同轴连接器与电流检测模块连接。触发装置通过导线与脉冲发生回路主体段连接。本装置可以产生导电衬垫电磁脉冲适应性测试中所需要的激励脉冲电流，满足测试的激励源能产生峰‑峰值为9kA±10％、频率范围为1MHz～1.5MHz、衰减时间为500ns～1300ns的技术指标。

Description

一种振铃波脉冲电流发生器

技术领域

本发明涉及电磁兼容测试技术领域，具体涉及一种振铃波脉冲电流发生器。

背景技术

核爆炸产生的瞬态强电磁脉冲会对军用电子设备造成破坏。电磁屏蔽是电磁脉冲防护中常用而有效的方法，为保证屏蔽完整性，常用导电衬垫改善机箱机柜孔缝处的导电连续性。当导电衬垫遭受强电磁脉冲辐照时电阻会增大，进而影响系统的整体屏蔽性能。为保证导电衬垫在强电磁脉冲作用下的可靠性，标准MIL-DTL-83528中规定需要对导电衬垫进行电磁脉冲适应性测试，要求测试的激励源能产生峰-峰值为9kA±10％、频率范围为1MHz～1.5MHz、衰减时间为500ns～1300ns的振铃波脉冲电流。目前现有试验设备无法产生上述参数要求的振铃波脉冲电流。

发明内容

发明目的：为解决上述背景技术提出的问题，本发明提供了一种振铃波脉冲电流发生器，能够产生导电衬垫电磁脉冲适应性测试中所需要的激励脉冲电流，满足测试的激励源能产生峰-峰值为9kA±10％、频率范围为1MHz～1.5MHz、衰减时间为500ns～1300ns的技术指标。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种振铃波脉冲电流发生器，其特征在于：包括高压直流电源、高压脉冲电容、脉冲发生回路主体段、电流检测模块、触发装置；

其中，所述高压直流电源与高压脉冲电容通过导线连接；所述脉冲发生回路主体段的一端通过导线与高压脉冲电容连接，另一端通过同轴连接器与电流检测模块连接；所述触发装置通过导线与脉冲发生回路主体段连接；

其中还包括一个倒U形的支撑架。支撑架固定于高压直流电源上表面，高压脉冲电容位于其U形开口中，脉冲发生回路主体段和触发装置设置于支撑架上表面。

其中，所述脉冲发生回路主体段为圆柱状，外层套装有第一壳体，两端分别与左端盖、右端盖固定连接；

第一壳体内壁设有圆筒状的绝缘层，所述绝缘层内部形成中空的绝缘腔室；所述绝缘层左端面密封，并设有圆筒状伸出部，伸出左端盖，绝缘层右端与右端盖相接；绝缘腔室内部设有绝缘挡板，将绝缘腔室分割为第一腔室和第二腔室；所述第一腔室内部安装有第一开关组件，第二腔室内安装有第一电阻模块；

所述第一开关组件外部与输入电极连接；所述第一开关组件为三电极气体火花开关，包括阳极、阴极和触发电极，阳极与阴极对向设置，触发电极由第一壳体外插入至阳极与阴极之间，且不与阳极和阴极接触；所述输入电极从左侧外部插入伸出部，并且与阳极通过螺纹连接；所述输入电极与伸出部内壁通过滑动轴承配合，所述滑动轴承左端通过挡圈限位；所述阴极与第一电阻模块通过螺纹连接固定在绝缘挡板上；第一腔室上位于触发电极插入处开设有一个通孔，该通孔贯通第一腔室外及绝缘层内；该通孔内插有绝缘塞，绝缘塞上均匀设有若干定位孔，所述触发电极插入其中一个定位孔中，并且通过导线与触发装置连接；

所述第一电阻模块包括第一端壳、第二端壳、第一绝缘套和第一电阻；第一端壳和第二端壳沿轴向相对设置，将圆筒状的第一绝缘套通过螺纹连接，第一电阻设置于第一绝缘套内，第一电阻的引线与第一端壳和第二端壳中心的孔过盈配合。

其中，所述电流检测模块包括第二壳体和第二电阻模块；所述第二壳体为上端面开口的长方体，所述第二电阻模块位于第二壳体内部，与壳体侧壁固定连接，包括第二电阻、第三端壳、第四端壳和第二绝缘套；所述第三端壳和第四端壳沿轴向相对设置，将圆筒状的第二绝缘套通过螺纹连接固定，第二电阻设置于第二绝缘套内，第二电阻的引线与第三端壳和第四端壳中心的孔过盈配合。

优选地，所述第二电阻阻值为50mΩ。

其中，所述同轴连接器包括相互插合的插座和插头；所述插座与脉冲发生回路主体段固定连接，所述插头与电流检测模块固定连接。

其中，所述触发装置内设置有触发电路；所述触发电路包括低压直流电源U2、电容C2、开关SCR、电阻R3、电阻R4、脉冲变压器T和控制支路；低压直流电源U2、电阻R3、开关SCR、电阻R4、脉冲变压器T低压侧依次串联，并形成一个封闭的回路，所述电容C2的一端连接于电阻R3和开关SCR之间，另一端连接于脉冲变压器T与低压直流电源U2之间；所述控制支路包括串联的电源和控制开关S2，控制支路并联于开关SCR和电阻R4之间。

优选地，所述高压脉冲电容容值为50nF，额定电压30kV，允许最大脉冲电流20kA。

有益效果：本发明振铃波脉冲电流发生器，通过采用三电极气体火花开关作为脉冲发生回路主开关，高压脉冲电容器作为主回路储能电容，能够产生峰-峰值为9kA±10％、频率范围为1MHz～1.5MHz、衰减时间为500ns～1300ns的振铃波脉冲电流，可以作为导电衬垫电磁脉冲适应性测试中的激励源使用。

附图说明

图1为振铃波脉冲电流发生器整体结构图；

图2为振铃波脉冲电流发生器主体段、电流检测模块及同轴连接器剖视图；

图3为振铃波脉冲电流发生器电路原理图。

附图标注说明：

10-高压直流电源；20-高压脉冲电容；30-脉冲发生回路主体段；40-电流检测模块；50-触发装置；60-支撑架；70-同轴连接器；301-输入电极；302-绝缘层；303-左端盖；304-第一壳体；305-阳极；306-绝缘塞；307-触发电极；308-阴极；309-绝缘挡板；310-第一电阻；311-第二端壳；312-右端盖；313-伸出部；314-挡圈；315-滑动轴承；316-第一腔室；317-第二腔室；318-第一端壳；319-第一绝缘套；401-第二电阻；402-第二壳体；403-第三端壳；404-第二绝缘套；405-第四端壳；701-插座；702-插头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步的解释。

图1为振铃波脉冲电流发生器整体结构图。本发明提供了一种振铃波脉冲电流发生器，包括高压直流电源10，高压脉冲电容20，脉冲发生回路主体段30，电流检测模块40、触发装置50、支撑架60和同轴连接器70。其中，高压脉冲电容20优选为高压脉冲电容器，容值为50nF，额定电压30kV，允许最大脉冲电流20kA。

高压直流电源10与高压脉冲电容20通过导线连接。脉冲发生回路主体段30的一端通过导线与高压脉冲电容20连接，另一端通过同轴连接器70与电流检测模块40连接。触发装置50通过导线与脉冲发生回路主体段30连接。

支撑架60为倒U形，固定于高压直流电源10上表面，高压脉冲电容20位于其U形开口中，脉冲发生回路主体段30和触发装置50设置于支撑架60上表面。

图2为振铃波脉冲电流发生器主体段30、电流检测模块40及同轴连接器70的剖视图。脉冲发生回路主体段30为圆柱状，外层套装有第一壳体304，两端分别与左端盖303、右端盖312固定连接。

脉冲电流发生器主体段30外层套装有第一壳体304，两端分别与左端盖303、右端盖312固定连接。第一壳体304内壁设有圆筒状的绝缘层302。绝缘层302内部形成中空的绝缘腔室。绝缘层302左端面密封，并设有圆筒状伸出部313，伸出左端盖303。绝缘层302右端与右端盖312相接。绝缘腔室内部设有绝缘挡板309，将绝缘腔室分割为第一腔室316和第二腔室317。第一腔室316内部安装有第一开关组件，第二腔室317内安装有第一电阻模块。

第一开关组件外部与输入电极301连接，为三电极气体火花开关，包括阳极305、阴极308和触发电极307。阳极305与阴极308对向设置，触发电极307由第一壳体304外插入至阳极305与阴极308之间，且不与阳极305和阴极308接触。输入电极301从左侧外部插入伸出部313，并且与阳极305通过螺纹连接。输入电极301与伸出部313内壁通过滑动轴承315配合，所述滑动轴承315左端通过挡圈314限位。阴极308与第一电阻模块通过螺纹连接固定在绝缘挡板309上。第一腔室316上位于触发电极307插入处开设有一个通孔，该通孔贯通第一腔室316外及绝缘层302内。该通孔内插有绝缘塞306，绝缘塞306上均匀设有若干定位孔，所述触发电极307插入其中一个定位孔中，并且通过导线与触发装置50连接。

第一电阻模块包括第一端壳318、第二端壳311、第一绝缘套319和第一电阻310。第一端壳318和第二端壳311沿轴向相对设置，将圆筒状的第一绝缘套319通过螺纹连接，第一电阻310设置于第一绝缘套319内，第一电阻310的引线与第一端壳318和第二端壳311中心的孔过盈配合。

电流检测模块40包括第二壳体402和第二电阻模块。第二壳体402为上端面开口的长方体，第二电阻模块位于第二壳体402内部，与壳体侧壁固定连接，包括第二电阻401、第三端壳403、第四端壳405和第二绝缘套404。第三端壳403和第四端壳405沿轴向相对设置，将圆筒状的第二绝缘套404通过螺纹连接固定，第二电阻401设置于第二绝缘套404内，第二电阻401的引线与第三端壳403和第四端壳405中心的孔过盈配合。优选地，第二电阻阻值为50mΩ。

同轴连接器70包括相互插合的插座701和插头702。插座701与脉冲发生回路主体段30固定连接，插头702与电流检测模块40固定连接。

图3为振铃波脉冲电流发生器电路原理图。包括触发电路S101和放电主回路S102。触发装置50内设置有触发电路。触发电路包括低压直流电源U2、电容C2、开关SCR、电阻R3、电阻R4、脉冲变压器T和控制支路。低压直流电源U2、电阻R3、开关SCR、电阻R4、脉冲变压器T低压侧依次串联，并形成一个封闭的回路。电容C2的一端连接于电阻R3和开关SCR之间，另一端连接于脉冲变压器T与低压直流电源U2之间。控制支路包括串联的电源和控制开关S2，控制支路并联于开关SCR和电阻R4之间。

放电主回路S102包括高压直流电源10，高压脉冲电容20，脉冲发生回路主体段30和电流检测模块40。其中高压直流电源10、脉冲发生回路主体段30和电流检测模块40依次串联，高压脉冲电容20并联在高压直流电源10两侧。脉冲变压器T二次侧引线与第一开关触发电极307通过导线连接，用触发装置控制第一开关的导通，致使脉冲电流发生器产生要求的振铃波脉冲电流。

工作原理：工作时，由高压直流电源为高压脉冲电容充电，充电完成后由于第一开关的阻隔作用，放电主回路还无法完成放电，由低压直流电源U2为电容C2充电。充电完成后通过控制开关S2使第二开关SCR导通，致使触发电路发生放电，先产生低压双指数脉冲，而后经脉冲变压器T升压得到高压双指数脉冲，高压双指数脉冲注入至第一开关S1触发电极上使第一开关S1导通，放电主回路发生放电，产生振铃波脉冲电流。脉冲电流的波形可以利用示波器在第二电阻两端测得。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种振铃波脉冲电流发生器，其特征在于：包括高压直流电源（10）、高压脉冲电容（20）、脉冲发生回路主体段（30）、电流检测模块（40）、触发装置（50）；

其中：所述高压直流电源（10）与高压脉冲电容（20）通过导线连接；所述脉冲发生回路主体段（30）的一端通过导线与高压脉冲电容（20）连接，另一端通过同轴连接器（70）与电流检测模块（40）连接；所述触发装置（50）通过导线与脉冲发生回路主体段（30）连接；

还包括一个倒U形的支撑架（60），所述支撑架（60）固定于高压直流电源（10）上表面，高压脉冲电容（20）位于其U形开口中，脉冲发生回路主体段（30）和触发装置（50）设置于支撑架（60）上表面；

所述脉冲发生回路主体段（30）为圆柱状，外层套装有第一壳体（304），两端分别与左端盖（303）、右端盖（312）固定连接；

第一壳体（304）内壁设有圆筒状的绝缘层（302），所述绝缘层（302）内部形成中空的绝缘腔室；所述绝缘层（302）左端面密封，并设有圆筒状伸出部（313），伸出左端盖（303），绝缘层（302）右端与右端盖（312）相接；绝缘腔室内部设有绝缘挡板（309），将绝缘腔室分割为第一腔室（316）和第二腔室（317）；所述第一腔室（316）内部安装有第一开关组件，第二腔室（317）内安装有第一电阻模块；

所述第一开关组件外部与输入电极（301）连接；所述第一开关组件为三电极气体火花开关，包括阳极（305）、阴极（308）和触发电极（307），阳极（305）与阴极（308）对向设置，触发电极（307）由第一壳体（304）外插入至阳极（305）与阴极（308）之间，且不与阳极（305）和阴极（308）接触；所述输入电极（301）从左侧外部插入伸出部（313），并且与阳极（305）通过螺纹连接；所述输入电极（301）与伸出部（313）内壁通过滑动轴承（315）配合，所述滑动轴承（315）左端通过挡圈（314）限位；所述阴极（308）与第一电阻模块通过螺纹连接固定在绝缘挡板（309）上；在第一腔室（316）上，位于触发电极（307）的插入处开设有一个通孔，该通孔贯通第一腔室（316）外及绝缘层（302）内，该通孔内插有绝缘塞（306），绝缘塞（306）上均匀设有若干定位孔，所述触发电极（307）插入其中一个定位孔中，并且通过导线与触发装置（50）连接；

所述第一电阻模块包括第一端壳（318）、第二端壳（311）、第一绝缘套（319）和第一电阻（310）；第一端壳（318）和第二端壳（311）沿轴向相对设置，将圆筒状的第一绝缘套（319）通过螺纹连接，第一电阻（310）设置于第一绝缘套（319）内，第一电阻（310）的引线与第一端壳（318）和第二端壳（311）中心的孔过盈配合。

2.根据权利要求1所述的一种振铃波脉冲电流发生器，其特征在于：所述电流检测模块（40）包括第二壳体（402）和第二电阻模块；所述第二壳体（402）为上端面开口的长方体，所述第二电阻模块位于第二壳体（402）内部，与壳体侧壁固定连接，包括第二电阻（401）、第三端壳（403）、第四端壳（405）和第二绝缘套（404）；所述第三端壳（403）和第四端壳（405）沿轴向相对设置，将圆筒状的第二绝缘套（404）通过螺纹连接固定，第二电阻（401）设置于第二绝缘套（404）内，第二电阻（401）的引线与第三端壳（403）和第四端壳（405）中心的孔过盈配合。

3.根据权利要求2所述的一种振铃波脉冲电流发生器，其特征在于：所述第二电阻（401）阻值为50mΩ。

4.根据权利要求1所述的一种振铃波脉冲电流发生器，其特征在于：所述同轴连接器（70）包括相互插合的插座（701）和插头（702）；所述插座（701）与脉冲发生回路主体段（30）固定连接，所述插头（702）与电流检测模块（40）固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种振铃波脉冲电流发生器，其特征在于：所述触发装置（50）内设置有触发电路；所述触发电路包括低压直流电源U2、电容C2、开关SCR、电阻R3、电阻R4、脉冲变压器T和控制支路；低压直流电源U2、电阻R3、开关SCR、电阻R4、脉冲变压器T低压侧依次串联，并形成一个封闭的回路，所述电容C2的一端连接于电阻R3和开关SCR之间，另一端连接于脉冲变压器T与低压直流电源U2的负极之间；所述控制支路包括串联的电源和控制开关S2，控制支路一端连接开关SCR的控制极，另一端连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接脉冲变压器T的一端，脉冲变压器T的另一端连接低压直流电源U2的负极。

6.根据权利要求1所述的一种振铃波脉冲电流发生器，其特征在于：所述高压脉冲电容（20）容值为50nF，额定电压30kV，允许最大脉冲电流20kA。