摘要：针对核心传感元件为压电陶瓷圆柱的接触式压电超声传感器,研究了其压电材料特性及器件尺寸对声电转换灵敏度的影响。基于多物理场有限元仿真建立了压电超声传感器模型,计算分析了压电材料特性参数和传感器结构参数变化对传感器在变压器局部放电超声频率范围内声电转换灵敏度和谐振频率的影响,提出了提升声电转换灵敏度的压电传感器结构的设计方法。仿真结果表明,在20~250 kHz频率范围内,压电材料选取PZT-2、直径取6 mm、厚度取12 mm时灵敏度性能最高。在选择传感器的压电材料时,应先选择压电常数d33大的压电材料,再通过对材料进行改性,改变材料的短路弹性顺度常数sE 13和sE 33,实现对传感器谐振频率的调节。最后,对该结构优化的仿真结果进行了实验验证,实验结果与仿真结果相吻合。

摘要：为获得快前沿的高电压脉冲,分析了电容放电型触发器的电路,利用简化的等效电路研究了放电回路参数和气体开关的火花通道电阻、电感对触发脉冲上升时间的影响。分析了电压波在高阻抗负载上形成触发脉冲的过程,讨论了不同置地元件对输出波形的影响。在此基础上,给出了快前沿的电容放电型触发器的基本设计原则,并完成了30与100 kV快前沿触发器的设计。结果表明,30 kV触发器输出脉冲的前沿约12 ns,高阻抗负载上的幅值可达44 kV;100 kV触发器输出脉冲的前沿约10 ns,高阻抗负载上的幅值可达170 kV。

摘要：快放电直线变压器型驱动源(FLTD)是组建大型脉冲功率源的新技术,作为其中的关键器件,气体火花开关的动态工作特性对FLTD驱动的负载电流参数有重要影响。为了减小开关电感,简化开关结构,设计了一种三电极场畸变气体火花开关。根据开关内部充电过程和触发过程电场分布的数值计算结果,优化了开关结构,并对开关的静态充电特性和动态触发特性进行了实验,获得了开关电感的估算值。不同气压下开关静态击穿电压稳定,分散性小;±80kV充电电压下,开关工作稳定,触发特性良好;电压工作系数>70%情况下(充气压力<相应自击穿电压下气压的130%),触发击穿延时<40ns,抖动<2.5ns。实验结果表明,设计的低电感气体火花开关结构简单,动态触发特性能够满足FLTD对气体开关的要求;更小的开关电感有望提高FLTD感应腔的输出电流参数。

摘要：为满足电子设备在高重频、快前沿脉冲下的电磁损伤机理与工作防护技术研究的需要,本文利用漂移阶跃恢复二极管(DSRD)开断速度快、重复频率高等优点,基于正反向电流泵浦原理设计了一种新型双回路驱动的纳秒快前沿重复频率脉冲发生电路。首先计算了双回路驱动脉冲发生电路的主要元件参数,建立了DSRD的PSpice等效模型,通过仿真分析了脉冲电路输入电压、触发时间、负载电阻、DSRD寄生电容等对输出脉冲前沿、脉宽(半峰宽)、幅值的影响规律,并通过电路参数优化得到了预期的脉冲输出指标,所设计的双回路驱动脉冲发生电路有效提升了储能电感充放电效率,提高了脉冲源工作频率。根据所设计的电路参数,最终研制出一台输出前沿1.87 ns、脉宽8.3 ns、幅值1 kV、工作频率3 MHz的纳秒快前沿高重复频率脉冲电源,为研究脉冲功率环境下的电磁效应和防护提供了实验手段和技术支持。

摘要：具有广阔应用前景的气体开关是快脉冲直线型变压器(LTD)这种新型初级储能脉冲功率源的关键部件,为提高其工作性能,对多级多通道气体开关多路同步放电特性进行了初步的实验研究。在优化设计标称电压200kV多级多通道气体火花开关的电极支撑结构后采用绝缘子内抠槽平面支撑结构,使用圆环形凸面结构电极代替圆环形平面电极。利用电磁场分析软件计算开关的电场分布表明:直流高压作用下,开关各间隙电压分布较均匀;触发脉冲作用下触发间隙电场畸变明显。10只开关的同步放电实验研究结果表明,10只气体开关的自击穿特性和触发特性有一定个体差异,其中5只开关并联放电同步性能良好,输出电流脉冲能有效叠加;工作气体为0.14MPa氮气,正负充电60kV,5只开关并联放电,能够产生上升沿约100ns,峰值约100kA的电流脉冲。

摘要：快前沿的高电压脉冲在脉冲功率技术领域具有重要应用,使用快前沿的触发信号触发气体火花开关,能有效减小气体开关的抖动,使Marx发生器的输出抖动减小,从而有利于多台Marx发生器的精确同步并联工作。为利用陡化回路将触发器的输出电压脉冲进行陡化以得到快前沿的高压脉冲,分析陡化回路的工作原理后针对100 kV触发器设计了陡化器。确定了陡化器内可以使用的不同电极结构陡化开关的相关测量方法,研究了气体种类、电压大小以及电极结构这些因素对陡化回路工作性能的影响。当陡化回路选用间隙为5mm的尖电极陡化开关、陡化开关内充入0.60-0.90 MPa的N2、触发器主电容充电55 kV时,幅值为90 kV的电压脉冲其前沿从20ns降低为2.3 ns。研究结果表明：陡化开关内使用N2,适当提高输入脉冲电压幅值并增大陡化开关场强时,陡化回路的陡化效果更好。

摘要：快直线型变压器(简称FLTD)是一种可直接获得脉宽100ns的高功率脉冲源,它在快Z箍缩、闪光照相、强激光和高功率微波等方面具有重要应用。为了更好利用和研究FLTD技术,提出了一种FLTD与RLC整形网络组合获得快前沿且具有平顶的长脉冲驱动源概念设想,给出了脉冲源的主要组成和电气参数。通过建立等效电路,模拟了主要电气参数和负载参数对输出波形的影响,电路模拟表明:该脉冲源在100Ω纯阻性负载上输出电压达700 kV,脉冲宽度(电压90%以上平顶宽度)>150 ns,电压脉冲上升沿约为20 ns。

摘要：毛细管放电等离子体发生器是电热化学炮中的关键部件,其工作特性直接影响着等离子体的点火效果。发生器工作的一致性则是实现发生器输出优化的基础,也是实现电热化学炮优势的重要保障。为验证并优化发生器的工作一致性,以放电中的电参数与射流压强作为表征参数,对一种典型的等离子体发生器设计结构开展了相同条件下的重复性实验。结果显示发生器不同次实验的输出特性一致性较差,且实验后的发生器中可见明显的烧蚀痕迹与大量炭黑。实验结果表明发生器内部密封性不足是造成输出不一致性的最主要原因。针对这一问题,设计了一种特殊截面的电极结构以增强发生器的密封性,验证性实验结果显示改进的发生器方案可明显改善发生器的内部密封性与工作一致性。

摘要：研制了一种用于磁绝缘传输线(MITL)实验的分压器型大功率水电阻负载,其阻值可在2.0～14.0Ω变化。利用MATLAB系统辨识工具箱和ANSYS电磁分析模块,分别获取了分压器的系统传递函数和沿面电场分布,给出了其幅频响应特性和沿面闪络可靠性分析,负载设计充分考虑了集肤效应和温升的影响。该负载已用于强光一号1.0m长MITL特性研究实验,并获得了较好的测量波形,在负载阻值2.1Ω条件下,负载峰值电压为1.2MV,峰值电流为494.4kA,峰值时间约125ns。将实验测量结果同TLCODE计算结果进行了对比,获得了较为一致的对比结果。

摘要：从载流子的传输过程和载流子数密度两个方面分析了晶闸管触发开通过程,研究了强触发方式对晶闸管开通特性的影响。利用功率MOSFET的快开通特性和通流能力,设计了晶闸管强触发电路,并通过晶闸管开通特性实验平台研究了触发条件和工作电压两个因素与晶闸管开通时间的关系。实验结果表明:晶闸管开通时间决定于触发方式和工作电压,强触发方式可以缩短延迟时间,高工作电压可以减小导通时间,利用强触发方式和提高工作电压能够有效地改善晶闸管的开通性能。