专利名称：一种多级强快沿脉冲生成装置的制作方法
技术领域：
一种多级强快沿脉冲生成装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种多级强快沿脉冲生成装置。
技术背景[0002]随着电子技术的迅猛发展，评价电子设备抗击强快沿电磁脉冲的能力日趋重要， 在军事领域尤为重要。[0003]另外，电子设备在进行瞬变电场敏感度试验时，如果电磁兼容设备EMC设计考虑不周全，往往会出现异常，甚至被强快沿电磁脉冲毁坏，随后就要进行整改，需要进行一系列电场强度值由小到大的快沿电磁脉冲试验，找出设备出现异常状况的临界场强，根据此临界场强下的异常现象分析设备的敏感部位(而不是直接施加强电磁脉冲，使设备失效， 对着“尸体”分析异常原因)，之后采取针对性的加固防护措施，反复试验，最终通过抗击标准电场强度的快沿电磁脉冲试验，设计出符合电磁兼容标准的产品。因此对高性能的强快沿电磁脉冲发生装置需求特别迫切。[0004]现有快沿电磁脉冲发生装置的显著缺点是设备自动化程度低，无法自动连续运行，完成单次试验后，便会停下来，如果需要进行后续试验，必须每次都进行人工干预，重新设置试验参数，等待试验设备就绪(时间较长)，之后进行试验。这样需要长时间反复人工干预才能连续进行试验。试验时，操作人员根据仪表上的读数进行参数设定，特别是模拟仪表，不同操作人员从仪表上读取的参数会有一定误差，同一操作人员在不同批次的试验中读取的参数会有一定误差，这样试验条件不完全一致，造成试验结果不一致；再者操作人员长期进行烦琐、单调、机械的重复操作，往往会出现误操作，造成测试数据不可信。采用现有设备完成上述连续试验，费时费力、效率低下，且试验数据可信度降低，不利于高质量完成试验任务。实用新型内容[0005]本实用新型目的是提供一种多级强快沿脉冲生成装置，该装置与配套智能控制器共同使用，可多次或自动连续进行瞬变电场敏感度测试。[0006]本实用新型的技术解决方案[0007]—种多级强快沿脉冲生成装置，其特殊之处在于包括MARX发生器、气配单元和峰化电路，[0008]所述MARX发生器包括限流电阻器Rl R7、电容器组、气隙火花开关(Kl K4)，[0009]所述气隙火花开关的相对两端设置有进气管接口和出气管接口，所述气隙火花开关另外相对两端分别连接有阳电极E+和阴电极E-，所述阳电极E+由阳内电极和阳外电极构成，所述阴电极E-由阴内电极和阴外电极构成，[0010]所述电容器组包括由并联的高压无感电容器Cl C5组成的第一电容器组、由高压无感电容器C6 ClO并联组成的的第二电容器组、由高压无感电容器Cll C15并联组成的第三电容器组以及由高压无感电容器C16 C20并联组成的第四电容器组，直流高压源通过第一限流电阻Rl对第一电容器组充电，直流高压源通过第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第五限流电阻R5对第二电容器组充电，直流高压源通过第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第三限流电阻R3、第五限流电阻R5以及第六限流电阻R6对第三电容器组充电； 直流高压源通过限流电阻器Rl R7对第四电容器组充电，[0011]所述第一电容器组、第二电容器组、第三电容器组、第四电容器组和峰化电路依次并联在直流高压电源间，[0012]所述第一电容器组与第二电容器组分别通过阳电极E+和阴电极E-与第一气隙火花开关Kl连接，所述第二电容器组与第三电容器组分别通过阳电极E+和阴电极E-与第二气隙火花开关K2连接，所述第三电容器组与第四电容器组分别通过阳电极E+和阴电极 E-与第三气隙火花开关K3连接，所述第四电容器组与峰化电路分别通过阳电极E+和阴电极E-与第四气隙火花开关K4连接，[0013]所述气配单元包括第一气配单元、第二气配单元和第三气配单元，第一气配单元包括气源、第一减压阀、第一充气阀门、第一充气继电器、第一放气继电器以及第一放气阀门，所述气源通过第一减压阀、第一充气阀门与第一气隙火花开关的进气管接口连接，所述第一放气阀门与第一气隙火花开关的出气管口连接，所述第一充气继电器用于控制第一充气阀门的开、合，所述第一放气继电器用于控制第一放气阀门的开、合，[0014]所述第二气配单元包括气源、第二减压阀、第二充气阀门、第二充气继电器、第二放气继电器以及第二放气阀门，所述气源通过第二减压阀、第二充气阀门与第二气隙火花开关的进气管接口连接，所述第二放气阀门与第四气隙火花开关的出气管口连接，所述第二充气继电器用于控制第二充气阀门的开、合，所述第二放气继电器用于控制第二放气阀门的开、合，[0015]所述第三气配单元包括气源、第三减压阀、第三充气阀门、第三充气继电器、第三放气继电器以及第三放气阀门，所述气源通过第三减压阀、第三充气阀门与第五气隙火花开关的进气管接口连接，所述第三放气阀门与第五气隙火花开关的出气管口连接，所述第二充气继电器用于控制第二充气阀门的开、合，所述第二放气继电器用于控制第二放气阀门的开、合。[0016]本实用新型所具有的优点[0017]1、本实用新型在单次模式下，装置完成一次试验便停下来，再次测试需人工干预。 在连续模式下，装置按照递增场强(递增值大小可任意调整)方式，自动连续进行试验，操作人员只需在远处监控室通过监视器观测设备是否发生敏感现象，然后根据现场情况，发出指令，中断试验进行即可。连续试验过程中，试验参数设置由装置自动完成，通过内部传感器进行参数反馈，经过内部控制器进行参数精度控制，根据内部指令启动试验，试验结果精准。[0018]通过该装置，在产品性能认证阶段，可以进行单次常规验证性试验；在产品摸底， 性能整改阶段，可以自动化连续进行试验，将操作人员从烦琐、单调、机械的重复操作中摆脱出来。[0019]这样大大简化试验过程，缩短试验时间，减少人为试验差错，增强试验条件一致性，提高试验效率，使试验任务高质量完成。[0020]2、本实用新型经实验验证，达到以下技术指标[0021]1]可产生信号上升前沿陡。可产生上升时间为2. 3士0. 5ns的瞬变信号。[0022]2]可产生信号频率范围宽。可产生半高宽时间为23士5ns的模拟信号，这种信号频带宽。[0023]3]可产生信号峰值场强高。可产生电场强度大于等于50kV/m的强电场信号。[0024]4]全自动智能控制产生快沿电磁脉冲强场方式灵活，适用多种试验场合和试验目的。设备可以手动单次触发或者自动连续触发强快沿电磁脉冲。
[0025]图1快沿电磁脉冲强场发生器图；[0026]图2气隙火花开关原理示意图；[0027]图3第一气配单元结构示意图；[0028]图4第二气配单元的结构示意图；[0029]图5第三气配单元的结构示意图。
具体实施方式
[0030]如图1所示，电磁脉冲发生器由MARX发生器、峰化电路、气配单元、传输线和负载构成。MARX发生器用于初级储能与脉冲产生；峰化电路用于脉冲压缩，缩短脉冲上升时间； 传输线和负载用于辐射强电场。MARX发生器由限流电阻器Rl R7、高压无感电容器Cl C20、气隙火花开关Kl K4构成。设直流高压源输出直流高压为U，充电期间，直流高压源通过Rl对Cl C5充电；通过R2、R5对C6 ClO充电；通过Rl R3、R5、R6对Cll C15 充电；通过Rl R7对C16 C20充电。充电完成后，电容器Cl C20上电压为U，气隙火花开关Kl K3上承受电压为U。通过外部触发使第一气隙火花开关Kl导通，则气隙火花开关第二气隙火花开关K1K2上承受的电压陡增为2U，这样K2因承受电压突然升高而击穿导通。同理，第二气隙火花开关K2导通后，第三气隙火花开关K3上承受的电压陡增为3U， K3也因承受电压突然升高而击穿导通。最后第四气隙火花开关K4击穿导通。限流电阻器 Rl R7为高阻值功率电阻，当气隙火花开关导通后，限流电阻器用于防止电容器Cl C20 对直流高压源反向充电。峰化电路由高压无感电容器C21和充满SF6气体的气隙火花开关 K5组成。第四气隙火花开关K4导通后，MARX发生器向峰化电容C21充电，直到峰化第五气隙火花开关K5击穿导通，这样电流通过传输线流过负载R8，产生瞬时脉冲。第五气隙火花开关K5的击穿电压远高于气隙火花开关Kl K4的击穿电压，这样将Kl K4的依次导通时间压缩为K5的瞬时导通时间，脉冲上升沿便大大提高了。[0031]如图2，气隙火花开关是一个密闭的腔体，左、右侧通过气管分别与充气气阀门、放气阀门连接；上、下方为电极，接直流高压。给气隙火花开关内部按照一定压力充满特定气体，同时给气隙火花开关上下两个电极施加高电压，由于气体的绝缘性，上下两个电极不导通，当保持电极上直流高压不变，突然降低气隙火花开关内的气体压力到一定数值，内部气体被高电压电离，产生电弧，产生电弧瞬间两个电极导通。电极导通瞬间，两电极间电压因放电而急剧降低，因电压降低，气体不再电离，这样气隙火花开关不再导通。气隙火花导通时间短，承受电压高，放电电流大，特别适用于强快沿电磁脉冲电路。[0032]如图3，电磁脉冲发生器气路由3个气配单元构成。气隙火花开关分为3组(K1、K2 K4、K5)，对应3个气配单元。以第1个气配单元为例，第一减压阀10输入端与N2气瓶连接，第一减压阀输出端通过气管与第一充气阀门11连接。第一充气阀门11、第一压力传感器12、第一气隙火花开关Kl通过三通进行互连。第一放气阀门14通过气管与第一气隙火花开关Kl连接。气瓶内装有特定压缩气体，压力较高，压缩气体首先通过减压阀调节为压力合适的气体。第一充气阀门11闭合时，减压阀输出的气体不能进入气隙火花开关 K1。第一充气阀门11开启时，减压阀输出的气体通过第一充气阀门11进入第一气隙火花开关K1。第一压力传感器12用于检测第一气隙火花开关Kl内的压力，并向单片机通报压力数值，由单片机根据压力数值控制第一充气阀门11、第一放气阀门14开启、闭合状态。第一放气阀门14开启时，第一气隙火花开关Kl通过第一放气阀门14放气，第一气隙火花开关内的气体压力会突然降低。第一放气阀门14闭合时，第一气隙火花内气体不能放出。同理第二、三个气配单元与第1个气配单元气路连接、压力控制方法相同，只是第二个气配单元将气隙火花开关K2 K4串联起来(见图4)，进行气压控制，第三个气配单元的第五气隙火花开关K5内充SF6气体(见图5)。
权利要求1. 一种多级强快沿脉冲生成装置，其特征在于包括MARX发生器、气配单元和峰化电路，所述MARX发生器包括限流电阻器Rl R7、电容器组、气隙火花开关(Kl K4)， 所述气隙火花开关的相对两端设置有进气管接口和出气管接口，所述气隙火花开关另外相对两端分别连接有阳电极(E+)和阴电极(E-)，所述阳电极E+由阳内电极和阳外电极构成，所述阴电极(E-)由阴内电极和阴外电极构成，所述电容器组包括由并联的高压无感电容器Cl C5组成的第一电容器组、由高压无感电容器C6 ClO并联组成的的第二电容器组、由高压无感电容器Cll C15并联组成的第三电容器组以及由高压无感电容器C16 C20并联组成的第四电容器组，直流高压源通过第一限流电阻(Rl)对第一电容器组充电，直流高压源通过第一限流电阻(Rl)、第二限流电阻(R2)、第五限流电阻(R5)对第二电容器组充电，直流高压源通过第一限流电阻0 1)、 第二限流电阻(R2)、第三限流电阻(R3)、第五限流电阻(R5)以及第六限流电阻(R6)对第三电容器组充电；直流高压源通过限流电阻器Rl R7对第四电容器组充电，所述第一电容器组、第二电容器组、第三电容器组、第四电容器组和峰化电路依次并联在直流高压电源间，所述第一电容器组与第二电容器组分别通过阳电极(E+)和阴电极(E-)与第一气隙火花开关(Kl)连接，所述第二电容器组与第三电容器组分别通过阳电极(E+)和阴电极(E-) 与第二气隙火花开关(以)连接，所述第三电容器组与第四电容器组分别通过阳电极(E+) 和阴电极(E-)与第三气隙火花开关(O)连接，所述第四电容器组与峰化电路分别通过阳电极(E+)和阴电极(E-)与第四气隙火花开关(K4)连接，所述气配单元包括第一气配单元、第二气配单元和第三气配单元，第一气配单元包括气源、第一减压阀、第一充气阀门、第一充气继电器、第一放气继电器以及第一放气阀门，所述气源通过第一减压阀、第一充气阀门与第一气隙火花开关的进气管接口连接，所述第一放气阀门与第一气隙火花开关的出气管口连接，所述第一充气继电器用于控制第一充气阀门的开、合，所述第一放气继电器用于控制第一放气阀门的开、合，所述第二气配单元包括气源、第二减压阀、第二充气阀门、第二充气继电器、第二放气继电器以及第二放气阀门，所述气源通过第二减压阀、第二充气阀门与第二气隙火花开关的进气管接口连接，所述第二放气阀门与第四气隙火花开关的出气管口连接，所述第二充气继电器用于控制第二充气阀门的开、合，所述第二放气继电器用于控制第二放气阀门的开、合，所述第三气配单元包括气源、第三减压阀、第三充气阀门、第三充气继电器、第三放气继电器以及第三放气阀门，所述气源通过第三减压阀、第三充气阀门与第五气隙火花开关的进气管接口连接，所述第三放气阀门与第五气隙火花开关的出气管口连接，所述第二充气继电器用于控制第二充气阀门的开、合，所述第二放气继电器用于控制第二放气阀门的开、合。
专利摘要本实用新型涉及一种多级强快沿脉冲生成装置，包括限流电阻器、电容器组、气隙火花开关，气隙火花开关的相对两端设置有进气管接口和出气管接口，气隙火花开关另外相对两端分别连接有阳电极和阴电极，所述阳电极由阳内电极和阳外电极构成，阴电极由阴内电极和阴外电极构成，电容器组包括第一电容器组、由第二电容器组、第三电容器组以及第四电容器组，第一电容器组、第二电容器组、第三电容器组、第四电容器组和峰化电路依次并联在直流高压电源间，本实用新型解决了费时费力、效率低下的缺陷，本实用新型可多次并自动连续进行瞬变电场敏感度测试。
文档编号G01R1/28GK202305604SQ20112025291
公开日2012年7月4日 申请日期2011年7月18日 优先权日2011年7月18日
发明者刘世木, 周开基, 商高平, 张海东, 王浩, 王骞, 郭恩全 申请人:陕西海泰电子有限责任公司