CN205691646U - 一种皮秒级高压脉冲测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种皮秒级高压脉冲测量装置，上铜套为一个半圆弧金属板，其两侧分别具有一块上连接板。下铜套为一个半圆弧金属板，其两侧分别具有一块下连接板。上铜套和下铜套扣合形成一个金属环，连接皮秒级高压脉冲发生器的同轴电缆穿过这个金属环。上铜套两侧的上连接板和下铜套两侧的下连接板通过若干颗螺钉连接在一起。上铜套具有一个通孔。这个通孔中嵌入BNC接头。BNC接头的中心探针的下端与聚丙烯薄膜接触。铜片一侧与聚丙烯薄膜接触，另一侧面向同轴电缆的铜芯。穿过金属环的同轴电缆的绝缘外皮被剥离。铜片下方的同轴电缆铜网被剥离，使得铜片与同轴电缆的绝缘介质层接触。BNC接头通过同轴电缆连接示波器。

Description

一种皮秒级高压脉冲测量装置

技术领域

本实用新型涉及脉冲信号测量。

背景技术

信号源一般都为脉冲信号发生器，发生器产生前沿短、幅值高的快速脉冲信号，这种脉冲信号瞬态变量比重大，在电缆中的波传输能力强，对空间电磁干扰能力也较强。开关进行通断操作过程瞬态电磁环境情况复杂，其中的瞬态变量的影响明显，所以不能忽略。因此，在系统中通过高压侧的测量回路系统福射瞬态变量产生高频电磁波对低压侧的测量回路影响大，对测量结果产生不可忽视的影响，降低测量系统的准确性。

当脉冲信号频率达到皮秒级后，信号具有峰值高，频率高，脉冲前沿陡，信号频率丰富和一次过程的特点。现有测量系统响应时间较长，脉宽较窄，传输线上的阻尼电阻，各连接处的容性效应和引线电感作用，将导致最终峰值测量误差偏大，波形畸变严重，不能在示波器上同步，相位差偏大。因此在如此高的技术要求下，为了克服传统脉冲发生器需要外界探头和示波器才能监测输出波形且不能实时监测可靠的缺点，有必要研制满足要求的分压器。

发明内容

本实用新型的目的是解决现有测量装置两电容连接引线带来的振荡、每次拆卸安装需要重新标定电容、破坏电缆、以及因传输距离增加带来的脉宽降低和波形畸变的问题。

为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，一种皮秒级高压脉冲测量装置，其特征在于：包括螺钉，上铜套，下铜套，铜片，BNC接头和聚丙烯薄膜。

所述上铜套为一个半圆弧金属板，其两侧分别具有一块上连接板。所述下铜套为一个半圆弧金属板，其两侧分别具有一块下连接板。

所述上铜套和下铜套扣合形成一个金属环，连接皮秒级高压脉冲发生器的同轴电缆穿过这个金属环。所述上铜套两侧的上连接板和下铜套两侧的下连接板通过若干颗螺钉连接在一起。

所述上铜套具有一个通孔。这个通孔中嵌入BNC接头。所述BNC接头的中心探针的下端与聚丙烯薄膜接触。所述铜片一侧与所述聚丙烯薄膜接触，另一侧面向同轴电缆的铜芯。

穿过所述金属环的同轴电缆的绝缘外皮被剥离。所述铜片下方的同轴电缆铜网被剥离，使得所述铜片与同轴电缆的绝缘介质层接触。

所述BNC接头通过同轴电缆连接示波器。

本实用新型的技术效果是毋庸置疑的：本文设计了一种同轴型电容分压器测量装置，在传统的电压测量装置电容分压器的优点基础上，高压电容与低压电容共用探头，解决了两电容连接引线带来的振荡问题；用BNC接头，提高了测量带宽；将分压器与一小段电缆连接组成分压器测量装置，解决了每次拆卸安装需要重新标定电容的问题，保持了分压比的稳定可靠，同时将该装置置于电缆源头处，避免了对电缆的破坏与传输距离增加带来的脉宽降低，波形畸变的问题；还具有结构简单小巧等优点。由于固定于一段电缆，测量时直接连接即可，十分方便，较低的成本和具有较高的精度，使此装置在工程上也可以得到较好的应用。

值得一提的是，在我国，脉冲功率技术主要是与可控核聚变、电子束和离子束加速器、新兴强激光等重大科学技术项目和国防的需要紧密结合而发展起来的，而随着脉冲功率技术的进一步发展，在民用，工业甚至生物医学领域都将有着越来越重要的作用，如对生物体中病变细胞的定向打击就需要对信号携带的能量大小精确控制，高压脉冲技术在水处理中的应用。因此有一个测量精度高，抗干扰性能好，测量范围宽的可靠脉冲信号测量体系对于我国脉冲功率技术发展起着重大作用。

从技术层面来说，在测量精度，抗干扰等方向上的改进是从纳秒级信号测量到皮秒级信号测量的飞跃，这将会为以后实现更高频率和幅值的信号的测量提供更多的考虑因素和更精确的分析方向。

在生物医学细胞治疗研究上，科学家们发现脉冲信号从毫秒级到纳秒级分别可以实现诱导基因转染到实现细胞内处理和不可逆的电击穿，进而推测脉冲信号实现到亚纳秒级甚至皮秒级将会将细胞响应的作用靶点转移到细胞器膜上，这对于癌细胞等病变细胞的定向打击有着重要意义，更可以推想将脉冲信号频率发展到飞秒级后将有着更广泛的应用，随之发展的信号测量系统将会有着更重要的意义。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：螺钉1，上铜套2，上连接板201，下铜套20，下连接板2001，铜芯3，铜片4，BNC接头5，中心探针501，外套502，聚丙烯介质薄膜6，铜网7，绝缘介质层8

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，但不应该理解为本实用新型上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本实用新型的保护范围内。

一种皮秒级高压脉冲测量装置，包括螺钉1，上铜套2，下铜套20，铜片4(选用铜箔，不计厚度，尺寸为5mm×10mm)，BNC接头5和聚丙烯薄膜6(相对介电常数为2.2，厚度为1.6mm，尺寸为20.01mm×13.12mm)。

所述上铜套2为一个半圆弧金属板，其两侧分别具有一块上连接板201。所述下铜套20为一个半圆弧金属板，其两侧分别具有一块下连接板2001。

所述上铜套2和下铜套20扣合形成一个金属环，连接皮秒级高压脉冲发生器的同轴电缆穿过这个金属环。所述同轴电缆为普通的同轴电缆，由内到外依次是铜芯3、绝缘介质层8、铜网7和绝缘外皮。所述上铜套2两侧的上连接板201和下铜套20两侧的下连接板2001通过若干颗螺钉1连接在一起。

所述上铜套2具有一个通孔。这个通孔中嵌入BNC接头5。所述BNC接头5的中心探针501的下端与聚丙烯薄膜6接触。所述铜片4一侧与所述聚丙烯薄膜6接触，另一侧面向同轴电缆的铜芯3。

穿过所述金属环的同轴电缆的绝缘外皮被剥离。所述铜片4下方的同轴电缆铜网7被剥离，使得所述铜片4与同轴电缆的绝缘介质层8(材质为聚乙烯，相对介电常数为2.26，半径为4.7mm)接触。铜片4不与铜网接触。

所述BNC接头5通过同轴电缆连接示波器(实施例中，采用分压比标定采用一个重复频率为10000Hz，脉宽为600ps，上升沿和下降沿分别为200ps，幅值为1kV的高压脉冲信号发生器)。标定波形的显示采用美国Teledyne Lecrov公司WavePro 760Zi-A示波器，WavePro7Zi系列示波器包含可选的50Ω和1MΩ输入功能。4GHz和6GHz型号包括ProBus和Prolink输入接口，这意味着可连接8个探头，然后通过仪器面板或遥控的方式从这8个探头中选择。为了提高带宽，选用GHz等级的公母头以及BNC接头。

Claims (1)

1.一种皮秒级高压脉冲测量装置，其特征在于：包括螺钉(1)，上铜套(2)，下铜套(20)，铜片(4)，BNC接头(5)和聚丙烯薄膜(6)；

所述上铜套(2)为一个半圆弧金属板，其两侧分别具有一块上连接板(201)；所述下铜套(20)为一个半圆弧金属板，其两侧分别具有一块下连接板(2001)；

所述上铜套(2)和下铜套(20)扣合形成一个金属环，连接皮秒级高压脉冲发生器的同轴电缆穿过这个金属环；所述上铜套(2)两侧的上连接板(201)和下铜套(20)两侧的下连接板(2001)通过若干颗螺钉(1)连接在一起；

所述上铜套(2)具有一个通孔；这个通孔中嵌入BNC接头(5)；所述BNC接头(5)的中心探针(501)的下端与聚丙烯薄膜(6)接触；所述铜片(4)一侧与所述聚丙烯薄膜(6)接触，另一侧面向同轴电缆的铜芯(3)；

穿过所述金属环的同轴电缆的绝缘外皮被剥离；所述铜片(4)下方的同轴电缆铜网(7)被剥离，使得所述铜片(4)与同轴电缆的绝缘介质层(8)接触；

所述BNC接头(5)通过同轴电缆连接示波器。