[發明專利]一種多脈沖連續輸出的瞬態感應試驗系統

在審

• 申請號: 202010310763.1
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111521848A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 陳鑫;田錦;邱揚;陸希成;楊榮強
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01R1/28
• 分類號: G01R1/28;G01R31/00
• 代理公司: 西安吉順和知識產權代理有限公司 61238
• 代理人: 吳倩倩

本發明涉及可模擬自然界雷電的高電壓、大電流現象的瞬態浪涌發生器，特別是一種多脈沖連續輸出的瞬態感應試驗系統，其特征是：至少包括發生器主回路與控制回路，發生器主回路包括：單次脈沖發生器和快速充電單元，其中，單次脈沖發生器包括：第二高壓直流電源、儲能模塊、放電模塊、調波模塊、極性切換模塊。它可用于飛機及軍用裝備的雷電瞬態感應效應試驗系統。

技術領域

本發明涉及可模擬自然界雷電的高電壓、大電流現象的瞬態浪涌發生器，特別是一種多脈沖連續輸出的瞬態感應試驗系統，可用于飛機及軍用裝備的雷電瞬態感應效應試驗系統。

背景技術

飛機及軍用裝備在強對流天氣執行任務時，容易遭受到雷擊。一般將雷電效應分為直接效應和間接效應兩個部分。直接效應主要針對裝備外部可以直接遭受到雷擊的結構部件，會導致機身材料溶蝕、擊穿，造成結構損壞甚至引起裝備解體。間接效應是直接雷電大電流沖擊裝備外部時，在裝備表面產生的瞬變脈沖電流在內部線纜束和設備端口感應出的瞬態浪涌信號，造成電子系統功能異常或裝備失控。

隨著科技的發展，一方面高強度復合材料因其結構性能優良、重量輕等特點、已經逐步在替代金屬材料應用于飛機、航天器、火箭彈的制作。另一方面高集成度、智能化的電子系統的應用，提高了裝備智能化程度、簡化了裝備的控制操作程序。但是遭受雷擊時，由于復合材料的導電和屏蔽性能差，雷電流流過表面會形成較高的結構IR電壓、和在內部導線上會感應出較高的電流，而高集成度、高靈敏度的電子芯片更容易受到干擾，導致功能異常，甚至發生失控事故。因此，進行裝備遭受雷電間接效應的試驗研究，對于裝備安全具有重要意義。

自然界的雷電現象是雷雨云之間或在云地之間形成，根據放電環境和放電電流通道可將雷電分為云地負閃、云地正閃和云間閃電三種類型。

云地負閃：

一般云地負閃發生的概率為云地閃的80％以上，典型的對地負閃波形如圖1、表1所示，一般由1-11個脈沖組成，平均值為3個，最多可到26個，總的持續時間在20ms到1s之間，平均值為0.2s，回擊間的時間間隔一般約60ms，首次回擊的上升時間大約為2μs，衰減時間為40μs，峰值可達100kA，后續回擊的幅值低，但其上升的速度反而會更快。

云地正閃

云地正閃發生頻率較云地負閃低，約占10％左右，主要發生在高山或者高塔等特殊環境，通常只有一個回擊，云團內的能量一次泄放完成，具有電流峰值高、電荷轉移量大等特點，如圖2、表2所示，最大峰值可能會達到250kA以上，傳遞電荷量達到350C以上，但波形上升率低于對地負閃

云內閃電

云內閃電目前研究相對較少，美國和法國的一些研究機構利用飛機上安裝的相關儀器進行了云內閃電的研究，主要是由云團內電荷的重新分配產生。如圖3所示，一般幅值較小，只有20-30kA，但頻次較高，脈沖的上升率較大。

一般雷電發生器缺點：

一般一臺設備僅能輸出一種波形，或者僅輸出幾種相似波形，無法實現脈沖寬度從100ns(波形3)-500us(波形5)的跨度。

一般發生器采用長時充電，短時放電模式，充一次電少則5-10s，長則一分鐘以上，無法實現1.5s內輸出24個波形的多次回擊試驗以及輸出頻率達到1-10kHz的脈沖群波形。

發明內容

本發明目的在于提供一種脈沖寬度輸出跨度大，波形輸出時間短的一種多脈沖連續輸出的瞬態感應試驗系統。

本發明的目的是這樣實現的，一種多脈沖連續輸出的瞬態感應試驗系統，其特征是：至少包括發生器主回路與控制回路，發生器主回路包括：單次脈沖發生器和快速充電單元，其中，單次脈沖發生器包括：第二高壓直流電源、儲能模塊、放電模塊、調波模塊、極性切換模塊；

快速充電單元至少包括：第一高壓直流電源、儲能單元、充電開關；