L P，则可结合电流I (或电流微分 dl/dt)利用公式获得丝阵负载电压Va。
[0043] 回路中电流I及电流微分dl/dt的获得方法十分成熟，可使用电流微分探头7直 接获得电流微分信号，在此不再赘述。
[0044] 对于阳极板和阴极板间的电压Vc，由于阴阳极板间距离有限（10~20cm)，且电压 较高（1~2MV)，又有较为严重的电磁干扰和散射电子，因此本发明采用在阳极板1上安装 电容分压器8的方式来测量阴阳极板间电压。
[0045] 本发明的Z箍缩丝阵负载电压测量装置的较佳实施例采用图3所示的电容分压 器，其具体结构包括铜电极81、地电极82、积分电阻83和电压信号输出口 84。铜电极81和 地电极82间通过绝缘薄膜85构成低压电容，铜电极81与阴极板2构成高压电极。积分电 阻83通过导线与低压电容相连接，通过选用合适的阻值可以保证电容分压器输出信号为 电压信号而不是电压微分信号。为了保护及有效固定高压铜电极81，在安装完成后，利用 环氧树脂对铜电极81进行封装，可以避免散射电子直接轰击电容电极。此外，为了同时有 效监测信号传输电缆上引入的干扰信号，电容分压器除了电压信号输出口 84外，还有一干 扰信号米集口 86,通过两个信号差分可有效降低干扰信号的影响。对于电容分压器的分压 比，可以根据实验标定系数的方法获得。
[0046] 本发明的Z箍缩丝阵负载电压测量方法的较佳实施例采用如下步骤对过渡法兰 和丝阵锥座的电感值L p进行标定：首先对阴极板2馈入近似余弦且幅值衰减的电压信号， 并用已知尺寸的铜棒代替丝阵负载，通过电容分压器即可获得此时阴阳极间电压波形，而 电流微分波形可根据电流微分探头7获得，由于此时整个负载结构（包括丝阵法兰、锥座、 铜棒、回流柱）的电气参数可等效为一个集中参数的整体负载电感1^，因此根据阴阳极间电 压及电流微分信号获得该电感值，而铜棒与回流柱构成的电感值1^可根据成熟公式计算得 知，因此，丝阵法兰及锥座部分的电感值L p即为上述二者电感值之差。
[0047] 至此，阴阳极板间电压、丝阵附属结构的电感、丝阵负载电流微分均可获得，因而 可得知丝阵负载电压。
[0048] 在国内强脉冲辐射模拟与效应国家重点实验室的"强光一号"装置上开展的Z箍 缩实验中，使用本发明的装置及方法成功获得了平面型铝丝阵负载在Z箍缩过程中电压的 变化情况，并根据电压波形进一步开展了丝阵电感、电阻等参数变化规律的研究，取得了良 好的实用效果。
[0049] 本发明的装置及方法在"强光一号"装置上的具体实施过程如下：
[0050] (1)根据"强光一号"阴阳极板尺寸确定电容分压器结构，预测所测电压幅值，并 根据该预测幅值确定合适的分压比。具体选取的电容器低压电容为〇. 〇7pF，高压电容为 90pF，积分电阻为13k Ω，与阻抗为50 Ω的信号电缆形成的二级分压比为260。
[0051] (2)对电容分压器分压比进行标定。对阴极板馈入低电压（50V)方波，用标准电阻 分压器代替丝阵负载作为阴阳极板间终端负载，通过对比采用电容分压器输出信号与标准 电阻分压器信号幅值，获得电容分压器分压比，对于"强光一号"使用的电容分压器其分压 比为 3. 3X105。
[0052] (3)对"强光一号"丝阵附属结构电感值（包括过渡法兰和丝阵锥座）进行标定， 馈入电压采用幅值lkv，周期600ns的余弦电压波形，根据标定波形获得"强光一号"加速器 这一部分电感为35nH。
[0053] (4)进行平面型铝丝阵Z箍缩实验，利用电容分压器8获取阴阳极板间电压，利用 电流微分探头7获得回路电流微分信号，实验结果如图4所示；进一步通过公式计算可得出 丝阵负载电压，其波形如图5所示。
【主权项】
1. 一种Z箍缩丝阵负载电压测量装置，其特征在于：包括安装于阳极板上的电容分压 器和电流微分探头； 所述电容分压器包括铜电极、地电极、积分电阻和电压信号输出口；铜电极和地电极间 通过绝缘薄膜构成低压电容；铜电极与阴极板构成高压电容；所述积分电阻通过导线与低 压电容相连接； 所述电流微分探头用于直接获得回路中的电流微分信号。2. 根据权利要求1所述的Z箍缩丝阵负载电压测量装置，其特征在于：所述铜电极使 用环氧树脂进行封装。3. 根据权利要求1或2所述的Z箍缩丝阵负载电压测量装置，其特征在于：所述绝缘 薄膜为厚度15~75μm的聚酯薄膜。4. 根据权利要求3所述的Z箍缩丝阵负载电压测量装置，其特征在于：所述电容分压 器还包括一个干扰信号采集口。5. -种Z箍缩丝阵负载电压测量方法，其特征在于：包括以下步骤： 1】在阳极板上安装电容分压器和电流微分探头； 2】标定电容分压器的分压比： 3】标定过渡法兰和丝阵锥座的电感值LP; 4】将丝阵负载安装于丝针锥座进行Z箍缩实验，并测量负载电压VA: 4. 1】由电容分压器获得阳极板和阴极板间的电压Vc; 4. 2】由电流微分探头获得电流微分信号# ; dt 7/ 4. 3】计算得到负载电压& = % -I，二 at6. 根据权利要求5所述的Z箍缩丝阵负载电压测量方法，其特征在于：所述步骤2】中 的分压比标定方法包括以下步骤： 2. 1】预测所测电压幅值，并确定合适的分压比； 2. 2】将标准电阻分压器安装于丝针锥座，作为终端负载； 2. 3】对阴极板馈入低电压方波，通过对比电容分压器输出信号与标准电阻分压器信号 幅值，获得电容分压器分压比。7. 根据权利要求5或6所述的Z箍缩丝阵负载电压测量方法，其特征在于：所述步骤 3】中电感值LP的标定方法包括以下步骤： 3. 1】将已知尺寸的铜棒安装于丝针锥座，作为终端负载； 3. 2】对阴极板馈入近似余弦且幅值衰减的电压信号； 3. 3】根据电容分压器得到的电压波形以及电流微分探头得到的电流微分信号计算得 到整体负载电感值L1; 3. 4】计算铜棒和回流柱的电感值L2; 3. 5】计算过渡法兰和丝阵锥座的电感值LP=Li_L2。
【专利摘要】本发明涉及一种Z箍缩丝阵负载电压测量装置及基于该装置的Z箍缩丝阵负载电压测量方法。本发明所提供的电压测量装置包括安装于阳极板上的电容分压器和电流微分探头；电容分压器包括铜电极、地电极、积分电阻和电压信号输出口；铜电极和地电极间通过绝缘薄膜构成低压电容；铜电极与阴极板构成高压电容；积分电阻通过导线与低压电容相连接；电流微分探头用于直接获得回路中的电流微分信号。本发明通过安装电容分压器和电流微分探头，结合安培环路定律即可计算得到Z箍缩丝阵负载电压，计算结果合理且准确。
【IPC分类】G01R19/00
【公开号】CN105259400
【申请号】CN201510683329
【发明人】王亮平, 李沫, 张金海, 张信军, 吴撼宇
【申请人】西北核技术研究所
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年10月20日