[實(shí)用新型]圓片式納秒級沖擊分流器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720086817.0
• 申請日: 2007-09-05
• 公開（公告）號: CN201075118Y
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 喻劍輝
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G01R15/14
• 分類號: G01R15/14;G01R19/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 朱必武

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種毫微秒響應(yīng)時間的沖擊大電流檢測傳感器。

背景技術(shù)

在脈沖功率研究或高電壓沖擊大電流的試驗研究中，由于沖擊電流波形為單一脈沖形式，上升沿變化時間極短，屬毫微秒量級，這就要求沖擊分流器響應(yīng)時間更??；且待測量的沖擊電流數(shù)值大，通常為kA級。為了快速準(zhǔn)確響應(yīng)陡脈沖電流波形，要求電流傳感器通流容量大和盡可能小的剩余電感值，使沖擊電流流過傳感器時，傳感器兩端電壓隨電流值的變化呈線性變化關(guān)系。現(xiàn)有多種沖擊大電流檢測傳感器的響應(yīng)時間均屬于微秒級。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種圓片式納秒級沖擊分流器，滿足測量快速變化的沖擊大電流，保證了該分流器在沖擊電流作用下的電阻值與穩(wěn)態(tài)下的一致性，并滿足電磁兼容的要求。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：圓片式納秒級沖擊分流器，其特征在于：它包括電阻盤片和四個電極，電阻盤片是高電導(dǎo)率的石墨圓片，石墨圓片與絕緣層疊合，石墨圓片中心為電流進(jìn)入電極，石墨圓片周邊為電流輸出電極，在石墨圓片中心處和石墨圓片周邊的分別設(shè)置一個電壓引出極。

如上所述的圓片式納秒級沖擊分流器，其特征在于：電流進(jìn)入電極，電流輸出電極和兩個電壓引出極與石墨圓片的連接處均為環(huán)形。

如上所述的圓片式納秒級沖擊分流器，其特征在于：石墨圓片周邊處的電流輸出電極成碗形，兩電壓引出極通過在絕緣層中、石墨圓片中心處和石墨圓片周邊處的導(dǎo)通環(huán)，接到絕緣層另一側(cè)的電壓電極板和電壓電極碗；所述電流進(jìn)入電極、碗形電流輸出電極和電壓電極板、電壓電極碗構(gòu)成四端頭引出裝置。

如上所述的圓片式納秒級沖擊分流器，其特征在于：所述的電極板和電極碗平行設(shè)置。保持波阻抗不變，減小波的折反射帶來的測量誤差。

如上所述的圓片式納秒級沖擊分流器，其特征在于：石墨圓片的厚度為0.2mm，允許通過的電流幅值不小于10kA。

本實(shí)用新型兩電壓測量極采用環(huán)狀電極與石墨圓片相連結(jié)，保證電壓測量點(diǎn)上電位的同一性，并采用等距離輸出結(jié)構(gòu)，使測量傳輸通道波阻抗不變，輸出電壓波形不畸變。

該分流器包含電阻盤片的設(shè)計和四端頭引出裝置，其特殊之處當(dāng)沖擊大電流進(jìn)入分流器時，電流在盤片上的分布是均勻的，保證了該分流器在沖擊電流作用下的電阻值與穩(wěn)態(tài)下的一致性，并滿足電磁兼容的要求。

采用石墨圓片作為純電阻(R)型電流檢測組件，大大降低了剩余電感(L)上壓降的影響，使得沖擊響應(yīng)時間τ＝L/R小于納秒級。

電壓測量信號的引出在結(jié)構(gòu)上較好的解決了波阻抗變化帶來的影響。

由上述技術(shù)方案可知，當(dāng)沖擊大電流經(jīng)電流端子進(jìn)入分流器時，電流在石墨電阻圓片上沿徑向均勻流過，在電壓檢測的兩端形成電阻壓降，并通過電壓信號的檢測，由歐姆定律確定待測量的沖擊電流瞬時值。

附圖說明

圖1本實(shí)用新型實(shí)施例的圓片式?jīng)_擊分流器結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1石墨圓片，2電流進(jìn)入電極，3電流輸出電極，4環(huán)氧玻璃布板，5電壓引出電極，6電壓引出電極，7電壓電極板，8電壓電極碗，9高頻同軸插座，10導(dǎo)通環(huán)。

圖2本實(shí)用新型實(shí)施例的沖擊電流沿圓片徑向分布示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的實(shí)施例如圖1所示。

圓片式納秒級沖擊分流器，它包括電阻盤片1和四個電極(電流進(jìn)入電極2，電流輸出電極3，電壓引出電極5，電壓引出電極6)，電阻盤片是高電導(dǎo)率的石墨圓片，石墨圓片與絕緣層(環(huán)氧玻璃布板4)疊合，石墨圓片中心為電流進(jìn)入電極2，石墨圓片周邊為電流輸出電極3，在石墨圓片中心處設(shè)置電壓引出極6，在石墨圓片周邊處設(shè)置電壓引出極5。

圓片式?jīng)_擊分流器由電阻材料、絕緣層和電極三層材料疊裝組成。電阻材料石墨圓片1的忖底材料采用厚1mm的環(huán)氧玻璃布板4起機(jī)械加強(qiáng)與固定作用。電壓引出電極5為環(huán)狀電極，厚度5mm，環(huán)半徑40mm；電壓引出電極6為環(huán)狀電極，厚度5mm，環(huán)半徑15mm。電壓電極板8在電氣上與電極6相連(通過環(huán)氧玻璃布板4中的導(dǎo)通環(huán)10)，電壓電極碗7在電氣上與電極5相連(通過環(huán)氧玻璃布板4中的導(dǎo)通環(huán)10)，將待測量電壓連接到高頻同軸插座9，完成沖擊電流轉(zhuǎn)換為沖擊電壓的測量。為了保證在高頻下輸出電壓的響應(yīng)特性，電壓電極板8和電壓電極碗7平行設(shè)置，保持波阻抗不變，減小波的折反射帶來的測量誤差。圖1中的導(dǎo)通環(huán)10可以是連續(xù)、閉合的環(huán)，也可以是斷續(xù)的環(huán)。

由圖2可知，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的沖擊電流檢測元件采用石墨圓片1，片直徑為100mm，厚度0.2mm。當(dāng)沖擊電流從電流進(jìn)入電極2進(jìn)入圓片時，沿徑向流向電流輸出電極3。由于石墨圓片在結(jié)構(gòu)上對稱，且厚度小，電流在石墨圓片上呈徑向均勻分布，使電流檢測元件為純電阻特性。