1、 毕业论文毕业论文(设计设计) 题题 目目 电磁脉冲测量用电阻分压器的设计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年年 X 月月 X 日日 I 目 录 引言 1 1 电磁脉冲测量技术简介 . 1 1.1 常用测量方法 . 1 1.1.1 测量球隙法 . 1 1.1.2 分压器与数字存储示波器 2 1.1.3 D/I与示波器法 2 1.1.4 光电测量系统 . 3 1.2 国内外研究现状 . 3 2 基于电阻分压器的电磁脉冲测量系统的性能分析 . 4 2.1 测量系统的动态性能要求 4 2.1.1 测量系统的构成 . 4 2.1.2 测量系统的动态响应要求
2、5 2.2 电阻分压器的性能影响因素分析 6 2.3 测量系统的影响因素仿真分析 8 2.3.1 阻抗匹配 . 8 2.3.2 测量电缆对测量的影响 . 11 2.4 脉冲电阻分压器的补偿方法 . 14 2.4.1 电感补偿 14 2.4.2 供给式补偿 15 2.4.3 收集式补偿 16 2.4.4 综合补偿 18 3 脉冲电阻分压器的设计 19 3.1 电阻分压器原理及分析. 19 3.2 电阻分压器的设计 20 3.2.1 电阻分压器中参数的选取以及分压比的计算 20 3.2.2 电阻分压器的结构优化 . 21 3.2.3 电阻分压器的阶跃响应及其仿真 . 22 II 4 电阻分压器性能
3、试验 25 5 结束语 . 27 ABSTRACT . 29 1 电磁脉冲测量用电阻分压器的设计电磁脉冲测量用电阻分压器的设计 摘要：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
4、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
5、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
6、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。 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 2 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/D0.5 条件下，测量交流电压及冲击电压的误差为3； 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/D0.5 时，误差为5。 测量球
