[發明專利]圓筒形鐵電體脈沖發生器

無效

• 申請號: 201210131506.7
• 申請日: 2012-05-02
• 公開（公告）號: CN102684649A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 馮玉軍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H03K3/02
• 分類號: H03K3/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域：

本發明屬于脈沖功率技術領域，特別涉及一種采用爆炸沖擊波作用于鐵電陶瓷產生電脈沖的圓筒形鐵電體脈沖發生器。

背景技術：

脈沖功率電源可以把有限的電能量在很短的時間內快速釋放，從而產生一個高功率的電脈沖。脈沖功率電源在粒子加速器、高能等離子體、高功率電磁脈沖和脈沖激光發生器等技術領域中具有重要的應用。

有一類特種鐵電材料，通過施加壓力可以把鐵電相轉變成反鐵電相或者順電相，使材料迅速釋放出所儲存的電極化能量產生高功率的電脈沖。根據特種鐵電材料的壓力誘導相變特性，可以制作成小型化的鐵電體脈沖發生器用于要求體積小重量輕的應用場合，如用于安全鈍感電雷管組的多點同步起爆電源、高壓電容器的快速充電電源、便攜式電磁脈沖發生器和脈沖X射線探測器等中的脈沖功率電源。

目前國內外普遍采用的是平行板式鐵電體脈沖發生器。把鐵電陶瓷制作或者組裝成平行板形狀，采用炸藥爆炸成形技術產生平面沖擊波加載到鐵電陶瓷板上，利用鐵電陶瓷的壓電效應或者壓致相變特性釋放出電極化能量。但是，隨著對輸出功率要求的提高，需要的平面沖擊波發生器的面積和炸藥量增大，增加了鐵電體脈沖發生器的制作難度和體積，制約了鐵電體脈沖發生器的使用需求。

發明內容：

本發明的目的是提供一種結構緊湊的圓筒形鐵電體脈沖發生器，以滿足對脈沖功率電源高功率和小型化的綜合使用要求。

本發明的技術方案是這樣實現的：

把具有壓力誘導相變特性的特種鐵電陶瓷制作成中空的圓筒形狀，把沖擊波發生器制作成外徑更小的圓柱體放置在鐵電陶瓷圓筒的中心孔中。沖擊波發生器產生向外傳播的圓柱形沖擊波作用在外圍的鐵電陶瓷圓筒上，迫使鐵電陶瓷發生相變快速地釋放出所儲存的電極化能量。通過金屬導線把電能量輸出到外電路負載中產生高功率的電脈沖。通過上述方法可以減小沖擊波發生器的體積和制作難度，同時利用外圍的鐵電陶瓷圓筒減緩沖擊波的外泄。使鐵電體脈沖發生器的結構緊湊、空間體積變小，并且為沖擊波和高壓電脈沖的絕緣防護帶來便利。

具體技術方案如下：

一種圓筒形鐵電體脈沖發生器，由圓筒的內層至外層依次包括沖擊波發生器、第一封裝保護層、鐵電陶瓷圓筒、第二封裝保護層，在鐵電陶瓷圓筒的兩個端面或者內、外壁被有金屬電極。

進一步，鐵電陶瓷圓筒采用具有能夠在外加沖擊壓力作用下從鐵電相轉變成反鐵電相或者順電相并釋放出電極化能量的鐵電陶瓷制作，通過電極化工藝使鐵電陶瓷具有剩余極化強度。

進一步，所述沖擊波發生器由雷管和炸藥組成。

進一步，所述第一、第二封裝保護層采用有機絕緣材料制作。

進一步，當鐵電陶瓷圓筒的兩個端面被有金屬電極面時，鐵電陶瓷的剩余極化強度方向與圓筒端面的金屬電極面垂直，同時平行于圓筒的軸向方向。

進一步，當鐵電陶瓷圓筒的內壁和外壁被有金屬電極面時，鐵電陶瓷的剩余極化強度方向與圓筒內壁和外壁的金屬電極面垂直，同時垂直于圓筒的軸向方向。

進一步，所述金屬電極面通過燒制或者濺射的方式與鐵電陶瓷圓筒緊密結合。

本發明的有益效果是：

本發明的圓筒形鐵電體脈沖發生器的優點是：可以作為一種獨立的功率電源自行發電無需外界供電；圓筒形鐵電體脈沖發生器的結構簡單緊湊、體積小重量輕，作為一種小型化脈沖功率電源適用于體積和重量受限的使用場合；根據使用需要，可以產生不同脈沖寬度的大電流或者高電壓，用做高功率的電流源或者電壓源。

附圖說明：

圖1是本發明圓筒形鐵電體脈沖發生器的工作電路原理圖。

圖2(a)是本發明脈沖發生器的鐵電陶瓷的兩端面被有金屬電極面側視圖。

圖2(b)是本發明脈沖發生器的鐵電陶瓷的兩端面被有金屬電極面剖面圖。

圖3(a)是本發明脈沖發生器的鐵電陶瓷的內外壁被有金屬電極面側視圖。

圖3(b)是本發明脈沖發生器的鐵電陶瓷的內外壁被有金屬電極面剖面圖。

圖中，1為鐵電陶瓷，2為外電路負載，3為封裝保護層，4為沖擊波發生器，5為雷管，6為金屬電極面。

具體實施方式：

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

圖1是本發明圓筒形鐵電體脈沖發生器的工作電路原理圖。電雷管接收到控制信號起爆沖擊波發生器，沖擊波發生器產生沖擊波作用在鐵電陶瓷1上。鐵電陶瓷1發生相變釋放出所儲存的電極化能量，在外電路負載2中輸出一個高功率的電脈沖。