毕业设计_电磁脉冲测量用电阻分压器的设计.doc

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1、毕业论文(设计)题目电磁脉冲测量用电阻分压器的设计学生姓名学号院系专业指导教师X年X月X日28目录引言11电磁脉冲测量技术简介11.1常用测量方法11.1.1测量球隙法11.1.2分压器与数字存储示波器21.1.3D/I与示波器法21.1.4光电测量系统31.2国内外研究现状32基于电阻分压器的电磁脉冲测量系统的性能分析42.1测量系统的动态性能要求42.1.1测量系统的构成42.1.2测量系统的动态响应要求52.2电阻分压器的性能影响因素分析62.3测量系统的影响因素仿真分析82.3.1阻抗匹配82.3.2测量电缆对测量的影响112.4脉冲电阻分

2、压器的补偿方法142.4.1电感补偿142.4.2供给式补偿152.4.3收集式补偿162.4.4综合补偿183脉冲电阻分压器的设计193.1电阻分压器原理及分析193.2电阻分压器的设计203.2.1电阻分压器中参数的选取以及分压比的计算203.2.2电阻分压器的结构优化213.2.3电阻分压器的阶跃响应及其仿真22284电阻分压器性能试验255结束语27ABSTRACT2928电磁脉冲测量用电阻分压器的设计摘要：介绍了电磁脉冲测量的基本方法，理论和仿真分析了电阻分压器及测量系统的性能影响因素，包括对地分布电容、固有电感、阻抗匹配、测量电缆等。分

3、析了分压器性能补偿的4种方法，包括电感补偿、供给式补偿、收集式补偿和综合补偿。设计了一种测量高压脉冲的电阻分压器，分压比为4982，并选用综合补偿对其进行结构优化。对设计的分压器进行试验分析。关键词：电磁脉冲测量；分压器；性能分析；补偿引言在受控核聚变、强流电子加速、高功率微波和自由电子激光等高科技领域中,脉冲高电压的测量存在诸多的难点。其一般测量方法有：测量球隙法、微分积分环节与存储示波器组成的测量系统、光电测量系统、分压器与数字存储示波器组成的测量系统。测量球隙法只能测量电压峰值，并不能测量电压波形，而且容易受温度、湿度、大气压力的影响，而且准

4、确率较低，故目前很少用。微分积分环节与存储示波器组成的测量系统对微分环节的电阻无感要求很高，对积分器的要求也很高。光电测量系统的稳定性较差。分压器与数字存储示波器组成的测量系统中的脉冲分压器分为电阻型、电容型和阻容型3种，其中电阻分压器内部电阻理论上是纯电阻，结构简单，使用方便，被广泛使用。分压器的性能好坏直接影响系统整体性能的好坏，因此，研究电阻分压器的性能改善以及对测量的影响具有重要的现实意义。1电磁脉冲测量技术简介1.1常用测量方法一般测量方法有：测量球隙法、分压器与数字存储示波器组成的测量系统、微分积分环节与存储示波器组成的测量系统、光电测

5、量系统。1.1.1测量球隙法测量球隙法自20世纪初已经开始研究和应用。测量原理是利用球间隙放电来测量高电压。测量装置主要包括两个相同直径的金属球极及球杆、操作机构、绝缘支持物以及连接到被测电压处的引线。测量球隙是一对直径相同的金属球，金属球一般用紫铜或黄铜制造，球面要光滑，曲率要均匀。两个球极之间的距离成为球隙(S)，两个球极相距最近的点称为放电点。当球隙发生放电时，不一定正好发生在球极放电处，而可能发生在放电点附近的地方，这块地方叫做放电点区域。在这个区域内，特别要求精密加工，表面光洁，对表面不规则度提出严格要求。在一定的大气状况下,两球间隙有一

6、比较固定的放电电压。由此可用来测量一个未知高电压的峰值。GB311.6-83等标准规定了球隙的放电电压及试验标准所推荐的球隙放电电压表的数值，这些数值是事先经过许多国家用实验方法获得的。若测量时的空气状态不同于标准状态，需要根据当时的气压－气温加以校正[1]。28测量球的直径从2厘米到2米甚至3米,可测峰值电压范围从2千伏到高于2000千伏。球隙的布置有垂直和水平两种。图1-1所示为垂直布置的状况。GB311.6-83对各种尺寸，如图中的A、B距离及球的表面状态，使用方法等，都有具体技术规定。S/D≤0.5条件下，测量交流电压及冲击电压的误差为≤3

7、％；测量直流高压时,由于灰尘、纤维等杂质影响特别严重，测量误差较大，S/D≤0.5时，误差为≤5％。　　测量球隙可用于交流电压、正负极性的标准雷电全波冲击电压、长波尾冲击电压及直流电压等高电压的测量。近年来，各国研究采用棒间隙来测量直流高压，它可减小放电分散性和测量误差。测量球隙法只能测量电压峰值，并不能测量电压波形，并且容易受温度、湿度、大气压力的影响，并且准确率较低，故目前很少用。1-绝缘支撑；2-球杆；3-示出最大尺寸的操作机构；4-具有串联电阻的高压连接线；5-示出最大尺寸2-的均压器；P-高压球的放电点；A-在地平面上的P点的高度；B-没

8、有其他物件的空间半径；X-具有3-串联电阻的高压连接线，从P点算起不应穿过距离B内的平面图1-1测量球隙图1.1.2分压器