CN113109614B - 一种具有电子干扰防护功能的电容分压器及传输线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有电子干扰防护功能的电容分压器及传输线装置，涉及脉冲高电压测量技术领域，解决了现有电容分压器受空间电子影响导致测量结果不准确的问题，其技术方案要点是：包括同轴设置的内导体和外导体，外导体外侧设置有主壳体，主壳体内对称设置有第一磁极、第二磁极，第一磁极、第二磁极之间设有沿背离外导体方向依次设置的电极体、电极绝缘层、磁铁，电极体耦合内导体的电压，电极体一侧连接有突伸出主壳体的信号线缆。本发明在磁铁的磁场方向与传输线中内导体电流的磁场方向相同时，位于电极体表面的磁场能够偏转阴极发射的电子，减少电子发射到电极体表面，具有降低电子干扰的防护效果，有效提高了电容分压器测量结果的准确度。

Description

一种具有电子干扰防护功能的电容分压器及传输线装置
技术领域
本发明涉及脉冲高电压测量技术领域，更具体地说，它涉及一种具有电子干扰防护功能的电容分压器及传输线装置。
背景技术
在脉冲高电压测量中，电容分压器是常用的测量手段。对于真空传输线或磁绝缘传输线，由于高电压导致(局部)的电子发射，探头将接收到空间电子。由于真空的相对介电常数等于1，因此安装在MITL的电容分压器高压臂电容较小，探头信噪比较小，少量的电子也将对电容分压器的测量会造成干扰。特别是磁绝缘传输线，当电场到达电子发射阈值时，发射的电子可能对电容分压器造成严重的干扰，甚至导致测量结果完全失效。例如，公知的安装在磁绝缘传输线上的电容分压器在高电压下会出现波形失真与畸变。因此，如何研究设计一种具有电子干扰防护功能的电容分压器及传输线装置是我们目前急需解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种具有电子干扰防护功能的电容分压器及传输线装置，应用于脉冲功率装置，能够安装在真空传输线或磁绝缘传输线上测量其传输的脉冲高电压。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
第一方面，提供了一种具有电子干扰防护功能的电容分压器，包括主壳体，主壳体内对称设置有第一磁极、第二磁极，第一磁极、第二磁极之间设有依次设置的电极体、电极绝缘层、磁铁，电极体一侧连接有突伸出主壳体的信号线缆。
进一步的，所述主壳体内设有位于磁铁背离电极体一侧的垫体，主壳体内设有将内部器件灌封为一个整体的环氧树脂层。
进一步的，所述信号线缆依次穿过第一磁极、环氧树脂层、垫体后从主壳体背离外导体的端面伸出。
进一步的，所述主壳体包括第一壳体和第二壳体，第一壳体与外导体固定连接，第一壳体、第二壳体通过螺栓固定。
进一步的，所述第一磁极、第二磁极均包括主磁板和端挡板，主磁板与端挡板垂直连接，且第一磁极的主磁板穿设有供信号线缆穿过的预留孔。
进一步的，所述主壳体的端面设有接地片，接地片穿设有供信号线缆穿过的通孔以及至少一个安装孔。
第二方面，提供了一种传输线装置，包括内导体和外导体，所述外导体设置有至少一个如第一方面任意一项所述的一种具有电子干扰防护功能的电容分压器，电极体、电极绝缘层、磁铁沿背离外导体方向依次设置，电极体耦合内导体的电压。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供的电容分压器在磁铁的磁场方向与传输线中内导体电流的磁场方向相同时，位于电极体表面的磁场能够偏转阴极发射的电子，减少电子发射到电极体表面，具有降低电子干扰的防护效果，有效提高了电容分压器测量结果的准确度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是本发明实施例中主壳体的内部结构示意图；
图2是图1中A处的放大示意图；
图3是本发明实施例中第一磁极剖开后的内部结构示意图；
图4是本发明实施例中接地片的结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
101、内导体；102、外导体；103、第一壳体；104、第二壳体；105、螺栓；106、接地片；107、通孔；108、安装孔；201、第一磁极；202、第二磁极；203、磁铁；204、电极体；205、信号线缆；206、环氧树脂层；207、垫体；208、电极绝缘层；209、预留孔；210、主磁板；211、端挡板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图1-4，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例：一种具有电子干扰防护功能的电容分压器，用于安装在传输线装置上，如图1与图2所示，传输线装置包括同轴设置的内导体101和外导体102，外导体102外侧设置有主壳体，主壳体内对称设置有第一磁极201、第二磁极202，第一磁极201、第二磁极202之间设有沿背离外导体102方向依次设置的电极体204、电极绝缘层208、磁铁203，电极体204耦合内导体101的电压，电极体204一侧连接有突伸出主壳体的信号线缆205。需要注意的是，内导体101和外导体102可以构成真空传输线或磁绝缘传输线。
如图1所示，主壳体内设有位于磁铁203背离电极体204一侧的垫体207，主壳体内设有将内部器件灌封为一个整体的环氧树脂层206。
如图1所示，信号线缆205依次穿过第一磁极201、环氧树脂层206、垫体207后从主壳体背离外导体102的端面伸出。此处的第一磁极201可替换为第二磁极202。
如图1所示，在本实施例中，环氧树脂层206包括但不限于位于垫体207上方的部分、位于垫体207内部供信号线缆205穿过的部分以及位于电极体204背向电极绝缘层208一侧的部分。
如图1所示，主壳体包括第一壳体103和第二壳体104，第一壳体103与外导体102固定连接，第一壳体103、第二壳体104通过螺栓105固定。
如图3所示，第一磁极201、第二磁极202均包括主磁板210和端挡板211，主磁板210与端挡板211垂直连接，且第一磁极201的主磁板210穿设有供信号线缆205穿过的预留孔209。
如图4所示，第二壳体104的端面设有接地片106，接地片106穿设有供信号线缆205穿过的通孔107以及两个对称设置在通孔107两侧的安装孔108。通过螺钉穿过安装孔108后将接地片106与第二壳体104固定连接，实现接地片106与外导体102的电连接，使得第一磁极201、第二磁极202、电极体204之间的布局不会与信号线缆205的引出结构产生干涉。
本实施例中，第二磁极202为N极，第一磁极201为S极。本发明在磁铁203的南北极位置分别设置第一磁极201、第二磁极202，并将其延伸出一定长度，在内部安装电容分压器的电极体204，使电极体204表面具有较强的磁场强度，以此巧妙地解决了磁场布局的困难。
以磁绝缘传输线为例，阴极直径约1米，脉冲电流的峰值约1兆安培，近似计算阴阳极之间的磁场峰值约为0.4特斯拉。该磁场可以形成层流电子，形成磁绝缘。本实施例中，使用磁铁203的材质为N52，尺寸为50×15×20mm，第一磁极201、第二磁极202的材料均为45#钢。实测电极体204表面的磁场为0.15～0.17特斯拉，大约达到电流磁场的40％，可以较好地在局部范围内实现空间电子的偏转。
工作原理：当传输线工作，内导体101、外导体102之间具有电压时，电极体204通过与内导体101的结构电容耦合传输线中内导体101的电压，并通过信号线缆205输出电压信号。在磁铁203的磁场方向与传输线中内导体101电流的磁场方向相同时，位于电极体204表面的磁场能够偏转阴极发射的电子，减少电子发射到电极体204表面，具有降低电子干扰的防护效果，有效提高了电容分压器测量结果的准确度。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有电子干扰防护功能的电容分压器，其特征是，所述电容分压器安装在包括内导体(101)和外导体(102)的传输线装置上；
所述电容分压器包括主壳体，主壳体内对称设置有第一磁极(201)、第二磁极(202)，第一磁极(201)、第二磁极(202)之间设有依次设置的电极体(204)、电极绝缘层(208)、磁铁(203)，电极体(204)一侧连接有突伸出主壳体的信号线缆(205)；
所述电极体(204)、电极绝缘层(208)、磁铁(203)沿背离外导体(102)方向依次设置，电极体(204)耦合内导体(101)的电压；
其中，在磁铁(203)的南北极位置分别设置第一磁极(201)、第二磁极(202)，并将第一磁极(201)和第二磁极(202)的端部延伸出一定长度，在内部安装电容分压器的电极体(204)；
当磁铁(203)的磁场方向与传输线中内导体(101)电流的磁场方向相同时，位于电极体(204)表面的磁场能够偏转阴极发射的电子。
2.根据权利要求1所述的一种具有电子干扰防护功能的电容分压器，其特征是，所述主壳体内设有位于磁铁(203)背离电极体(204)一侧的垫体(207)，主壳体内设有将内部器件灌封为一个整体的环氧树脂层(206)。
3.根据权利要求2所述的一种具有电子干扰防护功能的电容分压器，其特征是，所述信号线缆(205)依次穿过第一磁极(201)、环氧树脂层(206)、垫体(207)后从主壳体背离外导体(102)的端面伸出。
4.根据权利要求3所述的一种具有电子干扰防护功能的电容分压器，其特征是，所述主壳体包括第一壳体(103)和第二壳体(104)，第一壳体(103)与外导体(102)固定连接，第一壳体(103)、第二壳体(104)通过螺栓(105)固定。
5.根据权利要求1所述的一种具有电子干扰防护功能的电容分压器，其特征是，所述第一磁极(201)、第二磁极(202)均包括主磁板(210)和端挡板(211)，主磁板(210)与端挡板(211)垂直连接，且第一磁极(201)的主磁板(210)穿设有供信号线缆(205)穿过的预留孔(209)。
6.根据权利要求1所述的一种具有电子干扰防护功能的电容分压器，其特征是，所述主壳体的端面设有接地片(106)，接地片(106)穿设有供信号线缆(205)穿过的通孔(107)以及至少一个安装孔(108)。
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