CN114545140B - 大电流电磁脉冲注入试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及防雷试验技术领域，公开了大电流电磁脉冲注入试验装置，其包括高压脉冲源和布置机构，布置机构用于安装试验件，高压脉冲源的脉冲输出端通过输出导线连接试验件，试验件通过返回导线连接高压脉冲源；布置机构包括底座，底座上设有支撑机构和导线引导机构，其中支撑机构包括设于底座上的升降座，底座上设有用于驱动升降座上下移动的第一液压缸；导线引导机构包括多个环形体，环形体的前侧设有副环体，副环体上设有多个均匀环形阵列分布的导线调节单元，半环体的断面整体呈工字形，环形体上设有行走器；本发明通过自动化的装置实现回路导体的自动化的布置，降低试验的成本。

Description

大电流电磁脉冲注入试验装置
技术领域
本发明涉及防雷试验技术领域，更具体地说，它涉及大电流电磁脉冲注入试验装置。
背景技术
为了探究雷电效应对飞机或设备的影响，需要对飞机或设备进行雷电模拟试验，雷电模拟试验是通过高压脉冲源制造模拟的雷电脉冲，然后注入到试验件，通过传感器等检测设备检测试验对象的各项参数，试验过程中需要利用回路导体搭建高压脉冲源与试验件之间的回路网络，由于回路导体中的电流会产生磁场，该磁场会作用于试验件，从而改变飞机周围的电磁环境，为了获得理想的试验环境，一般是通过绝缘支架将回路导体沿试验件四周沿试验件表面均匀的分布，但是每次试验都需要重新布置回路导体，对于不同的试验件还需要重新布置绝缘支架。
发明内容
本发明提供大电流电磁脉冲注入试验装置，解决相关技术中回路导体的布置耗费大量成本的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供了大电流电磁脉冲注入试验装置，包括高压脉冲源和布置机构，布置机构用于安装试验件，高压脉冲源的脉冲输出端通过输出导线连接试验件，试验件通过返回导线连接高压脉冲源；
布置机构包括底座，底座上设有支撑机构和导线引导机构，其中支撑机构包括设于底座上的升降座，底座上设有用于驱动升降座上下移动的第一液压缸；升降座的顶部设有用于固定试验件的固定器，固定器是设置在升降座顶部的固定槽，该固定槽与试验件配合；
导线引导机构包括多个环形体，多个环形体为同轴设置，一个环形体由两个对称设置的半环体组成，半环体的底部设有联动座，联动座通过轴承转动的连接支撑轴，支撑轴固定的设置于底座上；
环形体的前侧设有副环体，副环体由两个对称设置的副半环体组成，两个副半环体分别固定连接两个半环体底部的联动座；半环体的外圆面连接铰接座，铰接座通过销轴连接第二液压缸的活塞杆，第二液压缸的缸体通过销轴与底座转动的连接；
副环体上设有多个均匀环形阵列分布的导线调节单元，导线调节单元包括单元座，单元座的一端固定的连接副环体，另一端设有导线连接器，导线连接器用于连接返回导线，导线连接器固定的连接第一滑座，第一滑座通过第一滑轨与单元座滑动连接，第一滑轨沿副环体的径向设置，单元座上还设有第一丝杆副，第一丝杆副的丝杆通过轴承与单元座连接，第一丝杆副的螺母与第一滑座固定的连接，第一丝杆副的丝杆远离导线连接器的一端设有第一传动连接器；多根返回导线分别连接多个副环体上的导线调节单元，每根返回导线都沿环形体的轴线设置。
半环体的断面整体呈工字形，环形体上设有行走器，行走器包括行走座，行走座上设有第一滚轮、第二滚轮和第三滚轮，其中第一滚轮、第二滚轮和第三滚轮的中心均固定设有轮轴，第一滚轮、第二滚轮和第三滚轮的轮轴均通过轴承与行走座转动连接，第一滚轮的轮轴连接第一旋转动力源的输出端，第一滚轮贴合环形体的内圆面，第二滚轮和第三滚轮分别位于环形体的两侧；行走座上设有导向座，导向座位于环形体的前侧，副环体位于导向座的前侧，导向座上设有沿环形体的径向设置的第二滑轨，第二滑轨上设有第二滑座，导向座上还设有第二丝杆副，第二丝杆副的丝杆连接第二旋转动力源的输出端，第二丝杆副的螺母固定的连接第二滑座，第二滑座靠近环形体中心的一端设有连接轴，连接轴靠近环形体中心的一端设有第二传动连接器，连接轴远离环形体中心的一端连接第三旋转动力源的输出轴，连接轴与第三旋转动力源的输出轴之间设有压力传感器。
第一传动连接器是设置在第一丝杆副的丝杆的端部的传动槽，第二传动连接器是设置在连接轴的端部的传动块，传动块与传动槽的形状匹配，传动槽的截面为椭圆形或星形或多棱柱形。
进一步地，试验件前后两侧的底座上还设有集线器，集线器上设有多个均匀环形阵列分布的线孔，返回导线从线孔穿过。
进一步地，高压脉冲源采用马克思发生器。
进一步地，环形体的上端设置一个缺口，缺口的宽度大于行走器的宽度。
进一步地，返回导线导电连接试验件的一个或多个位置。
本发明的有益效果在于：
本发明通过自动化的装置实现回路导体的自动化的布置，而且能够适应于不同的试验件，即使更换试验件也不需要重新设计绝缘支架和回路导体路径，降低试验的成本。
附图说明
图1是本发明的高压脉冲源与试验件的连接示意简图；
图2是本发明的大电流电磁脉冲注入试验装置的侧视图；
图3是本发明的大电流电磁脉冲注入试验装置的前视图；
图4是本发明的环形体的结构示意图；
图5是本发明的副环体的结构示意图；
图6是本发明的行走器的装配示意图；
图7是本发明的导线调节单元的装配示意图；
图8是本发明的导线调节单元的俯视图；
图9是本发明的集线器的安装示意图；
图10是本发明的环形体上设置缺口的示意图。
图中：高压脉冲源10，充电电容11，返回导线12，输出导线13，试验件20，底座101，支撑机构102，导线引导机构103，环形体104，半环体105，支撑轴106，升降座107，第一液压缸108，固定器109，铰接座110，第二液压缸111，导线调节单元112，单元座113，导线连接器114，第一滑座115，第一滑轨116，第一丝杆副117，第一传动连接器118，行走器119，行走座120，第一滚轮121，第二滚轮122，第三滚轮123，第一旋转动力源124，导向座125，第二滑轨126，第二滑座127，第二丝杆副128，第二旋转动力源129，连接轴130，第二传动连接器131，第三旋转动力源132，压力传感器133，集线器134，线孔135，缺口136，副环体137，副半环体138。
具体实施方式
现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，并非是对权利要求书中所阐述的保护范围、适用性或者示例的限制。可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。
实施例一
如图1-图8所示，大电流电磁脉冲注入试验装置，包括高压脉冲源10和布置机构，布置机构用于安装试验件20，高压脉冲源10的脉冲输出端通过输出导线13连接试验件20，试验件20通过返回导线12连接高压脉冲源10；
布置机构包括底座101，底座101上设有支撑机构102和导线引导机构103，其中支撑机构102包括设于底座101上的升降座107，底座101上设有用于驱动升降座107上下移动的第一液压缸108，升降座107的顶部设有用于固定试验件20的固定器109；
导线引导机构103包括多个环形体104，多个环形体104为同轴设置，一个环形体104由两个对称设置的半环体105组成，半环体105的底部设有联动座，联动座通过轴承转动的连接支撑轴106，支撑轴106固定的设置于底座101上；
环形体104的前侧设有副环体137，副环体137由两个对称设置的副半环体138组成，两个副半环体138分别固定连接两个半环体105底部的联动座。这种结构能够使得半环体105与副半环体138同步的转动。
半环体105的外圆面连接铰接座110，铰接座110通过销轴连接第二液压缸111的活塞杆，第二液压缸111的缸体通过销轴与底座101转动的连接。
在放置试验件20时需要通过第二液压缸111收缩活塞杆带动两个半环体105绕支撑轴106转动分离，可将试验件20从上方吊装放置在升降座107上，试验件20通过固定器109固定在升降座107上，第一液压缸108带动试验件20升降调整位置，尽量使其与环形体104同心；然后第二液压缸111的活塞杆伸长，带动两个半环体105绕支撑轴106转动拼接为完整的环形体104，此时副半环体138同步的拼接为副环体137。
副环体137上设有多个均匀环形阵列分布的导线调节单元112，导线调节单元112包括单元座113，单元座113的一端固定的连接副环体137，另一端设有导线连接器114，导线连接器114用于连接返回导线12，导线连接器114固定的连接第一滑座115，第一滑座115通过第一滑轨116与单元座113滑动连接，第一滑轨116沿副环体137的径向设置，单元座113上还设有第一丝杆副117，第一丝杆副117的丝杆通过轴承与单元座113连接，第一丝杆副117的螺母与第一滑座115固定的连接，第一丝杆副117的丝杆远离导线连接器114的一端设有第一传动连接器118；
半环体105的断面整体呈工字形，环形体104上设有行走器119，行走器119包括行走座120，行走座120上设有第一滚轮121、第二滚轮122和第三滚轮123，其中第一滚轮121、第二滚轮122和第三滚轮123的中心均固定设有轮轴，第一滚轮121、第二滚轮122和第三滚轮123的轮轴均通过轴承与行走座120转动连接，第一滚轮121的轮轴连接第一旋转动力源124的输出端，第一滚轮121贴合环形体104的内圆面，第二滚轮122和第三滚轮123分别位于环形体104的两侧；行走座120上设有导向座125，导向座125位于环形体104的前侧，导向座125上设有沿环形体104的径向设置的第二滑轨126，第二滑轨126上设有第二滑座127，导向座125上还设有第二丝杆副128，第二丝杆副128的丝杆连接第二旋转动力源129的输出端，第二丝杆副128的螺母固定的连接第二滑座127，第二滑座127靠近环形体104中心的一端设有连接轴130，连接轴130靠近环形体104中心的一端设有第二传动连接器131，连接轴130远离环形体104中心的一端连接第三旋转动力源132的输出轴，连接轴130与第三旋转动力源132的输出轴之间设有压力传感器133。
在本发明的上述实施例中，固定器109是设置在升降座107顶部的固定槽，该固定槽与试验件20配合；
或者，固定器109是设置在升降座107顶部的夹具，通过夹持的方式固定试验件20。
在本发明的上述实施例中，副环体137位于导向座125的前侧，行走器119位于副环体137与环形体104之间，副环体137不会影响行走器119的移动。
在本发明的上述实施例中，导线连接器114是套设于返回导线12上的线环。
在本发明的上述实施例中，第一旋转动力源124、第二旋转动力源129、第三旋转动力源132均可以采用电机。
在本发明的一个实施例中，第一传动连接器118是设置在第一丝杆副117的丝杆的端部的传动槽，第二传动连接器131是设置在连接轴130的端部的传动块，传动块与传动槽的形状匹配，传动槽的截面为椭圆形或星形或多棱柱形。
在本发明的一个实施例中，第一传动连接器118是第一摩擦块，第二传动连接器131是第二摩擦块，通过第一摩擦块与第二摩擦块之间的压力产生摩擦力，使连接轴130与第一丝杆副117的丝杆之间传递扭矩。
多根返回导线12分别连接多个副环体137上的导线调节单元112，每根返回导线12都沿环形体104的轴线设置，行走器119的第一旋转动力源124能够驱动第一滚轮121转动，第一滚轮121能够带动行走器119沿环形体104的内圆面移动，行走器119移动至一个导线调节单元112的位置，一个导线调节单元112的调节过程如下：第二旋转动力源129驱动第二滑座127沿第二滑轨126移动，带动连接轴130向环形体104的中心移动，使第一传动连接器118与第二传动连接器131连接，然后第三旋转动力源132驱动连接轴130转动，连接轴130带动第一丝杆副117的丝杆转动，带动第一滑座115和导线连接器114向试验件20移动，直至压力传感器133检测到的压力值达到设定值（此时说明导线连接器114接触到试验件20的表面），然后停止驱动连接轴130转动，第二旋转动力源129带动第二滑座127复位。
第一旋转动力源124驱动行走器119移动至下一个导线调节单元112的位置，重复一次导线调节单元112的调节过程，依照上述过程实现所有导线调节单元112的调节，使返回导线12与导线连接器114连接的位置与试验件20表面的距离相等，使返回导线12尽量沿带电的试验件20周围的磁通线布置，形成更理想的试验环境。
在本发明的上述实施例中，多个返回导线12均导电连接试验件20的同一位置或者多个返回导线12分别导电连接试验件20上的多个位置。
在本发明的一个实施例中，如图9所示，试验件20前后两侧的底座101上还设有集线器134，集线器134上设有多个均匀环形阵列分布的线孔135，返回导线12从线孔135穿过。使返回导线12在试验件20前后两侧被集线器134集中。
进一步，可以将返回导线12的两端绕在绕线轮上，绕线轮的中心固定的设有绕线轴，绕线轴通过阻尼轴承设置在绕线座上。由于返回导线12需要调整位置，因此需要保留一定的长度余量，将初始时多余的返回导线12绕在绕线轮上，调整返回导线12位置时再从绕线轮上放出。
高压脉冲源10可以采用马克思发生器；
如图1所示是高压脉冲源10的放电回路的简化示意图，高压脉冲源10的充电电容11对试验件20释放脉冲，为了尽量减少返回导线12内部电流产生的电磁场对试验件20周围的电磁环境的影响，本发明通过布置机构对返回导线12进行布置；
在本发明的一个实施例中，高压脉冲源10还连接控制主机，控制主机用于控制高压脉冲源10的充电及放电。
在本发明的一个实施例中，大电流电磁脉冲注入试验的测量对象可以是试验件20内部重要的线缆。
在本发明的上述实施例中，第一液压缸108和第二液压缸111均可以采用绝缘材料制成，例如绝缘树脂。
底座101、环形体104、固定器109、升降座107、第一丝杆副117、第二丝杆副128、导线连接器114和单元座113均采用绝缘材料。
如图10所示，在本发明的一个实施例中，环形体104的上端设置一个缺口136，缺口136的宽度大于行走器119的宽度。行走器119沿环形体104移动至缺口136的位置时能够脱离环形体104。这是由于行走器119所包含的电机和传感器等机构无法采用绝缘材料，为了避免试验时的磁场破坏行走器119，同时也为了避免行走器119影响试验件20周围的磁场，在试验时将行走器119与环形体104脱离，使其远离试验件20，使用时再将其从缺口136处安装到环形体104上即可。
进一步，行走器119的行走座120通过吊绳或吊杆连接环形体104上方的吊车，吊车设置于环形体104上方的桁架上，桁架上设有与吊车配合的车轨，吊车能够沿桁架移动将脱离环形体104的行走器119移动至远离试验件20的位置。
上面结合附图对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，在不脱离本实施例宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。

Claims (10)

1.大电流电磁脉冲注入试验装置，其特征在于，包括高压脉冲源和布置机构，布置机构用于安装试验件，高压脉冲源的脉冲输出端通过输出导线连接试验件，试验件通过返回导线连接高压脉冲源；
布置机构包括底座，底座上设有支撑机构和导线引导机构，其中支撑机构包括设于底座上的升降座，底座上设有用于驱动升降座上下移动的第一液压缸；
导线引导机构包括多个环形体，多个环形体为同轴设置，一个环形体由两个对称设置的半环体组成，半环体的底部设有联动座，联动座通过轴承转动的连接支撑轴，支撑轴固定的设置于底座上；
环形体的前侧设有副环体，副环体由两个对称设置的副半环体组成，两个副半环体分别固定连接两个半环体底部的联动座；半环体的外圆面连接铰接座，铰接座通过销轴连接第二液压缸的活塞杆，第二液压缸的缸体通过销轴与底座转动的连接；
副环体上设有多个均匀环形阵列分布的导线调节单元，导线调节单元包括单元座，单元座的一端固定的连接副环体，另一端设有导线连接器，导线连接器用于连接返回导线，导线连接器固定的连接第一滑座，第一滑座通过第一滑轨与单元座滑动连接，第一滑轨沿副环体的径向设置，单元座上还设有第一丝杆副，第一丝杆副的丝杆通过轴承与单元座连接，第一丝杆副的螺母与第一滑座固定的连接，第一丝杆副的丝杆远离导线连接器的一端设有第一传动连接器；
半环体的断面整体呈工字形，环形体上设有行走器，行走器包括行走座，行走座上设有第一滚轮、第二滚轮和第三滚轮，其中第一滚轮、第二滚轮和第三滚轮的中心均固定设有轮轴，第一滚轮、第二滚轮和第三滚轮的轮轴均通过轴承与行走座转动连接，第一滚轮的轮轴连接第一旋转动力源的输出端，第一滚轮贴合环形体的内圆面，第二滚轮和第三滚轮分别位于环形体的两侧；行走座上设有导向座，导向座位于环形体的前侧，导向座上设有沿环形体的径向设置的第二滑轨，第二滑轨上设有第二滑座，导向座上还设有第二丝杆副，第二丝杆副的丝杆连接第二旋转动力源的输出端，第二丝杆副的螺母固定的连接第二滑座，第二滑座靠近环形体中心的一端设有连接轴，连接轴靠近环形体中心的一端设有第二传动连接器，连接轴远离环形体中心的一端连接第三旋转动力源的输出轴，连接轴与第三旋转动力源的输出轴之间设有压力传感器。
2.根据权利要求1所述的大电流电磁脉冲注入试验装置，其特征在于，所述升降座的顶部设有用于固定试验件的固定器。
3.根据权利要求2所述的大电流电磁脉冲注入试验装置，其特征在于，所述固定器是设置在升降座顶部的固定槽，该固定槽与试验件配合。
4.根据权利要求1所述的大电流电磁脉冲注入试验装置，其特征在于，所述副环体位于导向座的前侧。
5.根据权利要求1所述的大电流电磁脉冲注入试验装置，其特征在于，所述第一传动连接器是设置在第一丝杆副的丝杆的端部的传动槽，第二传动连接器是设置在连接轴的端部的传动块，传动块与传动槽的形状匹配，传动槽的截面为椭圆形或星形或多棱柱形。
6.根据权利要求1所述的大电流电磁脉冲注入试验装置，其特征在于，多根返回导线分别连接多个副环体上的导线调节单元，每根返回导线都沿环形体的轴线设置。
7.根据权利要求1所述的大电流电磁脉冲注入试验装置，其特征在于，试验件前后两侧的底座上还设有集线器，集线器上设有多个均匀环形阵列分布的线孔，返回导线从线孔穿过。
8.根据权利要求1所述的大电流电磁脉冲注入试验装置，其特征在于，所述高压脉冲源采用马克思发生器。
9.根据权利要求1所述的大电流电磁脉冲注入试验装置，其特征在于，所述环形体的上端设置一个缺口，缺口的宽度大于行走器的宽度。
10.根据权利要求1所述的大电流电磁脉冲注入试验装置，其特征在于，返回导线导电连接试验件的一个或多个位置。
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