專利名稱：高可靠性遠(yuǎn)程觸發(fā)強(qiáng)快沿電磁脈沖的發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電磁脈沖發(fā)生裝置，尤其涉及一種遠(yuǎn)程控制產(chǎn)生強(qiáng)快沿電磁脈沖的發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，評(píng)價(jià)電子設(shè)備抗擊強(qiáng)快沿電磁脈沖的能力日趨重要， 在軍事領(lǐng)域尤為重要。目前在開闊場進(jìn)行強(qiáng)快沿電磁脈沖試驗(yàn)備受關(guān)注，主要原因在于開闊場場地建設(shè)成本低廉，試驗(yàn)便捷，測(cè)試結(jié)果可信度高。雖然在開闊場進(jìn)行快沿電磁脈沖試驗(yàn)備受關(guān)注， 但是現(xiàn)有的強(qiáng)快沿電磁脈沖發(fā)生裝置還存在以下的顯著缺點(diǎn)在開闊場進(jìn)行快沿電磁脈沖試驗(yàn)中幾十納秒的時(shí)間內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生5萬伏/米甚至更高的電場強(qiáng)度，而現(xiàn)有強(qiáng)快沿電磁脈沖發(fā)生裝置使得操作人員不得不距離高強(qiáng)電場很近(大約5米左右)，這種高強(qiáng)電場往往對(duì)操作人員產(chǎn)生有一定的危害，存在較大的安全隱患?；诓僮魅藛T安全考慮，在現(xiàn)有條件下，強(qiáng)快沿電磁脈沖試驗(yàn)不適宜在開闊場長時(shí)間反復(fù)進(jìn)行，一般安排在屏蔽暗室進(jìn)行，只有極少數(shù)單次測(cè)試才在開闊場進(jìn)行。綜上所述，提供一種能夠在開闊場安全可靠進(jìn)行強(qiáng)快沿電磁脈沖試驗(yàn)的強(qiáng)快沿電磁脈沖發(fā)生裝置迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的強(qiáng)快沿電磁脈沖發(fā)生裝置在開闊場進(jìn)行快沿電磁脈沖試驗(yàn)不安全的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高可靠性遠(yuǎn)程觸發(fā)的強(qiáng)快沿電磁脈沖發(fā)生裝置。本發(fā)明的技術(shù)解決方案高可靠性遠(yuǎn)程觸發(fā)強(qiáng)快沿電磁脈沖的發(fā)生裝置，它包括直流高壓源、強(qiáng)快沿脈沖形成電路以及觸發(fā)控制裝置，所述直流高壓源用于將交流電整流為高壓直流電，所述觸發(fā)控制裝置用于遠(yuǎn)程控制強(qiáng)快沿脈沖形成電路工作，所述強(qiáng)快沿脈沖形成電路用于在直流高壓源和觸發(fā)控制電路的作用下，瞬間放電產(chǎn)生強(qiáng)快沿電磁脈沖信號(hào)，所述強(qiáng)快沿脈沖形成電路包括與直流高壓源連接的氣隙火花開關(guān)K、第一高壓脈沖無感電容C+、第二高壓脈沖無感電容C-以及與第一高壓脈沖無感電容C+連接的匹配功率電阻R0，所述氣隙火花開關(guān)的相對(duì)兩端設(shè)置有進(jìn)氣管接口和出氣管接口，所述氣隙火花開關(guān)另外相對(duì)兩端分別連接有陽電極E+和陰電極E-，所述陽電極E+由陽內(nèi)電極和陽外電極構(gòu)成，所述陰電極E-由陰內(nèi)電極和陰外電極構(gòu)成，所述氣隙火花開關(guān)K的相對(duì)兩端設(shè)置有進(jìn)氣管接 口 Kl和出氣管接口 K2，所述氣隙火花開關(guān)K的陽電極E與第一高壓脈沖無感電容C+連接，所述氣隙火花開關(guān)K的陰電極 E-與第二高壓脈沖無感電容C-連接，其特征在于所述觸發(fā)控制裝置包括充氣控制單元和放氣控制單元，所述充氣控制單元包括充氣閥門、與充氣閥門連接的氣源和充氣控制電路，所述放氣控制單元包括放氣閥門以及與放氣閥門連接的遠(yuǎn)程放氣控制電路，所述放氣閥門與氣隙火花開關(guān)K的出氣管接口連接，所述充氣閥門與氣隙火花開關(guān)K的進(jìn)氣管接口連接，所述遠(yuǎn)程放氣控制電路包括信號(hào)響應(yīng)器和遙控器，所述信號(hào)響應(yīng)器包括按照信號(hào)傳輸路線依次連接的信號(hào)接收電路、信號(hào)調(diào)理電路、電平穩(wěn)定電路、以及電源電路，所述電源電路分別給信號(hào)接收電路、信號(hào)調(diào)理電路和電平穩(wěn)定電路供電，所述電源電路包括繼電器，所述信號(hào)響應(yīng)器與放氣閥門連接，所述信號(hào)接收電路用于接收遙控器發(fā)出的觸發(fā)信號(hào)，所述信號(hào)調(diào)理電路用于將信號(hào)接收電路收到的微弱觸發(fā)信號(hào)調(diào)整成特定脈沖信號(hào)，所述電平穩(wěn)定電路用于將信號(hào)調(diào)理電路輸出的特定脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娖叫盘?hào)，所述電源電路用于接收電平穩(wěn)定電路輸出的電平信號(hào)驅(qū)動(dòng)繼電器的開啟、閉合，所述繼電器控制放氣閥門開啟、閉合。上述遙控器包括依次連接的電源、開關(guān)、起振電路、一次放大電路以及二次放大電路，所述起振電路包括第一三極管Q1、電感Li、第一電容Cl以及第二電容C2，所述電感Ll 與第一電容Cl并聯(lián)，所述電感Li、第一電容Cl與第一三極管Ql的集電極連接，所述第二電容C2與第一三極管Ql的基極連接，所述一次放大電路包括第三三級(jí)管Q3、第四偏置電阻R4、第五偏置電阻R5和第四耦合電容C4，電池通過第一偏置電阻R4給第三三級(jí)管Q3集電極提供偏置電壓，電池通過第二偏置電阻R5給第三三級(jí)管Q3基極提供偏置電壓，所述第三三級(jí)管Q3基極通過第四耦合電容C4與第二三級(jí)管Q2集電極連接，所述第三三級(jí)管Q3基極通過第四耦合電容C4與第一三級(jí)管Ql基極連接，所述二次放大電路包括第二三級(jí)管Q2、第二偏置電阻R2、第三偏置電阻R3和第三耦合電容C3，電池通過第二偏置電阻R2給第二三級(jí)管Q2集電極提供偏置電壓，電池通過第三偏置電阻R3給第二三級(jí)管Q2基極提供偏置電壓，所述第三三極管Q3的集電極通過第三耦合電容C3與第二三級(jí)管Q2的基極連接。上述電源電路包括整流電路、調(diào)整電路以及繼電器電路。所述整流電路為由第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4 構(gòu)成的橋式整流電路，所述調(diào)整電路包括電解電容C5、功率電阻R7以及第六耦合電容C6，整流電路輸出電壓經(jīng)過功率電阻R7輸出直流電源VCC2。所述繼電器電路包括第一繼電器K1、連接在第一繼電器Kl控制端的第七三極管 Q7，所述第七三極管Q7的基極與電平穩(wěn)定電路輸出端連接，所述第七三極管Q7的集電極通過發(fā)光二極管LED2與第一繼電器Kl的控制端連接。上述信號(hào)接收電路包括用于接收遙控器發(fā)出的無線控制信號(hào)的感應(yīng)片ANT和高頻第四三極管Q4，直流電源VCC2通過第八電阻R8、感應(yīng)片ANT、第九電阻R9為高頻第四三極管Q4集電極提供直流偏壓，通過第十電阻R10、第十一電阻Rll為高頻第四三極管Q4基極提供直流偏壓，第十一電容Cll對(duì)高頻第四三極管Q4基極提供直流偏壓濾波，第七電容 C7、第八電容C8和感應(yīng)片ANT選出無線控制信號(hào)，第九電容C9提供反饋通路，第十電容ClO用于提供旁路高頻干擾信號(hào)上述信號(hào)調(diào)理電路包括反相放大電路和電壓比較電路，所述反相放大電路包括第一運(yùn)算放大器U1A，無線控制信號(hào)S_CNT通過第十二電阻R12、第十二電容C12輸入到第一運(yùn)算放大器UlA的3腳，電源VCC2通過第十四電阻R14、 第十五電阻R15將參考電壓施加到第一運(yùn)算放大器UlA的2腳，所述第一運(yùn)算放大器UlA 的1腳輸出放大后信號(hào)通過第十三電阻R13將第一運(yùn)算放大器UlA的1腳輸出信號(hào)反饋給第一運(yùn)算放大器UlA的3腳；所述電壓比較電路包括第二運(yùn)算放大器U1B，經(jīng)第一運(yùn)算UlA放大后無線控制信號(hào)S_CNT經(jīng)過第十四電容C14、第十六電阻R16、第十七電阻R17進(jìn)入第二運(yùn)算放大器UlB 的6腳，通過第十八電阻R18、第十九電阻R19將參考電壓施加第二運(yùn)算放大器UlB的5腳， 所述第二運(yùn)算放大器UlB的7腳輸出尖脈沖信號(hào)T-CNT。還包括電平穩(wěn)定電路 所述雙穩(wěn)態(tài)電路包括第十六電解電容C16、第十七電解電容C17，第五二極管D5、 第六二極管D6，第五三極管Q5、第六三極管Q6，偏壓電阻R20 R25。所述第十六電解電容 C16和第十七電解電容C17的負(fù)極接尖脈沖信號(hào)T-CNT，所述第五二極管D5負(fù)極接第十六電解電容C16的正極，所述第六二極管D6的負(fù)極接第十七電解電容C17正極，所述第五二極管D5正極接第五三極管Q5集電極，所述第六二極管D6正極接第六三極管Q6基極，電源 VCC通過第二十四電阻R24接第六三極管Q6集電極，電源VCC通過第二十四電阻R24和第二十一電阻R21接第五三極管Q5的基極，電源VCC通過第二十四電阻R24和第二十五電阻 R25接第十七電解電容C17正極，電源VCC通過第二十二電阻R22、第二十R20接第六三極管Q6的基極，電源VCC通過第二十二電阻R22、第二十三電阻R23接第十六電解電容C16的正極，所述第五三極管Q5集電極輸出PWR-CNT信號(hào)。本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)1、在實(shí)際產(chǎn)生強(qiáng)快沿電磁脈沖的瞬間，操作人員距離強(qiáng)電場較遠(yuǎn)(30米)，將操作人員受到的輻射降低一百倍，有效避免操作人員受到的電磁輻射，同時(shí)操作人員可以在遠(yuǎn)處觀測(cè)試驗(yàn)現(xiàn)場，隨時(shí)調(diào)整設(shè)備到需要狀態(tài)，有效可靠進(jìn)行試驗(yàn)。通過該裝置，可以長時(shí)間在開闊場進(jìn)行測(cè)試，而無需屏蔽暗室。這樣在較少試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的條件下，就可以進(jìn)行強(qiáng)快沿電磁脈沖試驗(yàn)，同時(shí)保證操作人員安全，做到多快好省。2、本發(fā)明經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，達(dá)到以下技術(shù)指標(biāo)1]可產(chǎn)生信號(hào)上升前沿陡。可產(chǎn)生上升時(shí)間為2. 3士0. 5ns的瞬變信號(hào)。2]可產(chǎn)生信號(hào)頻率范圍寬?？僧a(chǎn)生半高寬時(shí)間為23士5ns的模擬信號(hào)，這種信號(hào)頻帶寬。3]可產(chǎn)生信號(hào)峰值場強(qiáng)高。可產(chǎn)生電場強(qiáng)度大于等于50kV/m的強(qiáng)電場信號(hào)。4]觸發(fā)控制距離遠(yuǎn)。操作人員可在最遠(yuǎn)30m處可靠控制強(qiáng)快沿電磁脈沖觸發(fā)。


圖1遠(yuǎn)程觸發(fā)強(qiáng)快沿電磁脈沖發(fā)生裝置系統(tǒng)框圖；圖2強(qiáng)快沿脈沖形成電路原理圖；圖3強(qiáng)快沿脈沖形成電路裝配位置圖4氣隙火花開關(guān)原理示意圖；圖5觸發(fā)控制裝置系統(tǒng)框圖；圖6信號(hào)響應(yīng)器系統(tǒng)框圖；圖7遙控器電路原理圖；圖8信號(hào)響應(yīng)器電源電路；圖9信號(hào)響應(yīng)器無線接收電路原理圖；圖10信號(hào)響應(yīng)器信號(hào)調(diào)理電路原理圖；圖11信號(hào)響應(yīng)器電平穩(wěn)定電路原理圖。
具體實(shí)施例方式高可靠性遠(yuǎn)程觸發(fā)的強(qiáng)快沿電磁脈沖發(fā)生裝置示意圖參見圖1。包括直流高壓源、 強(qiáng)快沿脈沖形成電路、觸發(fā)控制裝置三部分。直流高壓源為強(qiáng)快沿脈沖形成電路提供所需高壓。直流高壓源是定購的成套設(shè)備。直流高壓源將50Hz/220V交流電轉(zhuǎn)換為直流高壓。直流高壓源具有電壓控制裝置，數(shù)字電壓指示裝置，互鎖(等待，待發(fā))裝置和自動(dòng)保護(hù)(過流保護(hù))裝置。電壓控制裝置包括“電壓幅度”控制旋鈕和“使能”按鈕?！半妷悍取笨刂菩o用于調(diào)節(jié)輸出直流高壓的幅度，輸出最高電壓為IOOkV(最大電流2mA)；“使能”按鈕用于控制直流高壓是否通過電極輸出。未按下“使能”按鈕時(shí)，電極無直流高壓輸出；按下“使能”按鈕時(shí)，電極輸出直流高壓，直流高壓源為雙極性輸出。數(shù)字電壓指示裝置用于顯示直流高壓源設(shè)置輸出電壓的大小。互鎖裝置包含等待和待發(fā)兩個(gè)狀態(tài)，并通過相應(yīng)指示燈進(jìn)行狀態(tài)指示。使用“電壓幅度”控制旋鈕設(shè)定直流高壓源輸出電壓，此時(shí)直流高壓源并沒有輸出設(shè)定數(shù)值的電壓，而是等待約30s后才輸出設(shè)定高壓(一系列的整流倍壓處理電路實(shí)現(xiàn)最終設(shè)置電壓需要一段時(shí)間)。通過“電壓幅度”控制旋鈕設(shè)定好直流高壓源輸出電壓，此時(shí)狀態(tài)為“等待”狀態(tài)，此時(shí)“使能”按鈕不起作用，即無論是否按下“使能”按鈕，直流高壓源的電極都無直流高壓輸出。只有等待約30s，電路完成電壓設(shè)置后，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為“待發(fā)”狀態(tài)，此時(shí)“使能”按鈕才作用。自動(dòng)保護(hù)裝置用于過流保護(hù)，即當(dāng)外部電路短路等原因，導(dǎo)致直流高壓源輸出電流大到一定程度時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)——自動(dòng)斷電，避免發(fā)生火災(zāi)等意外。強(qiáng)快沿脈沖發(fā)生電路用于產(chǎn)生高壓瞬變強(qiáng)電場。如圖2，氣隙火花開關(guān)的相對(duì)兩端設(shè)置有進(jìn)氣管接口和出氣管接口，氣隙火花開關(guān)另外相對(duì)兩端分別連接有陽電極E+和陰電極E-，陽電極E+由陽內(nèi)電極和陽外電極構(gòu)成，陰電極E-由陰內(nèi)電極和陰外電極構(gòu)成，氣隙火花開關(guān)K的相對(duì)兩端設(shè)置有進(jìn)氣管接口 Kl和出氣管接口 K2，所述氣隙火花開關(guān)K的陽電極E與第一高壓脈沖無感電容C+連接，所述氣隙火花開關(guān)K的陰電極E-與第二高壓脈沖無感電容C-連接，R-、R+是充放電限流電阻，C-、C+是充放電高壓脈沖無感電容，K為氣隙火花開關(guān)，RO是電場輻射裝置的等效直流電阻。在氣隙火花開關(guān)K斷開時(shí)，直流高壓正極 +UO通過R+向C+充電，負(fù)極-UO同時(shí)通過R-和RO向C-充電，電壓的極性見圖2所示，電壓的大小均為UO，當(dāng)觸發(fā)信號(hào)使K接通時(shí)，Cl與C2就成串聯(lián)，串聯(lián)電壓Ue大小為2U0，串聯(lián)電壓Uk經(jīng)過RO進(jìn)行高壓放電。在高壓放電瞬間，電場輻射裝置產(chǎn)生強(qiáng)快沿電磁脈沖。電場輻射裝置由電纜和功率電阻構(gòu)成，高壓放電瞬間，電纜上通過的瞬態(tài)大電流輻射強(qiáng)電磁場， 通過功率電阻構(gòu)成最佳放電回路，使信號(hào)無失真?zhèn)鬏?，減少反射。
如圖3，采用專用連接片進(jìn)行核心器件K、C+、C_互聯(lián)，確保核心器件裝配位置特別緊湊，互聯(lián)十分可靠，互聯(lián)阻抗很小，等效串聯(lián)電感極低，由此到達(dá)觸發(fā)瞬間，高壓放電時(shí)間極短(幾十納秒)。因電容器容值較大，充電時(shí)間較長，氣隙火花開關(guān)承受高電壓的時(shí)間也較長，故采用專用氣隙火花開關(guān)(見圖4)確保在承受高電壓期間發(fā)生自放電的概率極低， 以保證最終負(fù)載的完好性。因在放電瞬間功率電阻上承受數(shù)萬伏高壓，采用特定串并聯(lián)方式進(jìn)行分壓，確保電阻可靠穩(wěn)定工作。核心器件K、C+、C-放置在絕緣材料制作的箱體內(nèi)，箱體內(nèi)浸滿絕緣油，防止氣隙火花開關(guān)電極、電容電極、專用連接片、直流高壓源接線輸入處在充滿高壓時(shí)彼此尖端放電。 如圖4，氣隙火花開關(guān)是一個(gè)密閉的腔體，左側(cè)通過氣管與充氣閥門連接，右側(cè)通過氣管與放氣閥門連接，上方電極通過專用連接片與一個(gè)高壓脈沖無感電容連接，下方電極通過專用連接片與另一個(gè)高壓脈沖無感電容連接；給氣隙火花開關(guān)內(nèi)部按照一定壓力充滿特定氣體，同時(shí)給氣隙火花開關(guān)上下兩個(gè)電極施加高電壓，由于氣體的絕緣性，上下兩個(gè)電極不導(dǎo)通，當(dāng)保持電極上直流高壓不變，突然降低氣隙火花開關(guān)內(nèi)的氣體壓力到一定數(shù)值，內(nèi)部氣體被高電壓電離，產(chǎn)生電弧，產(chǎn)生電弧瞬間兩個(gè)電極導(dǎo)通。電極導(dǎo)通瞬間，兩電極間電壓因放電而急劇降低，因電壓降低，氣體不再電離，這樣氣隙火花開關(guān)不再導(dǎo)通。氣隙火花導(dǎo)通時(shí)間短，承受電壓高，放電電流大，特別適用于強(qiáng)快沿電磁脈沖電路。觸發(fā)控制裝置如圖5，減壓閥輸入端與氣瓶連接，輸出端通過氣管與充氣閥門連接。氣瓶內(nèi)裝有特定壓縮氣體，壓力較高，壓縮氣體首先通過減壓閥調(diào)節(jié)為壓力合適的氣體。充氣閥門閉合時(shí)，減壓閥輸出的氣體不能進(jìn)入氣隙火花開關(guān)。充氣閥門開啟時(shí)，減壓閥輸出的氣體通過充氣閥門進(jìn)入氣隙火花開關(guān)。機(jī)械開關(guān)一端接220V/50HZ市電，一端接充氣閥門控制端。機(jī)械開關(guān)按下，市電經(jīng)過機(jī)械開關(guān)流過充氣閥門控制端，充氣閥門開啟。機(jī)械開關(guān)未按下，充氣閥門控制端沒有電流通過，充氣閥門閉合。遙控器通過信號(hào)響應(yīng)器來控制放氣閥門的開啟、閉合狀態(tài)。在當(dāng)前放氣閥門為閉合狀態(tài)時(shí)，按一下遙控器上按鈕，信號(hào)響應(yīng)器控制放氣閥門開啟；再按一下遙控器上按鈕，信號(hào)響應(yīng)器控制放氣閥門閉合，如此反復(fù)。放氣閥門開啟時(shí)，氣隙火花開關(guān)通過放氣閥門放氣，氣隙火花開關(guān)內(nèi)的氣體壓力會(huì)突然降低。放氣閥門閉合時(shí)，氣隙火花內(nèi)氣體不能放出。信號(hào)響應(yīng)器接收遙控器發(fā) 出的無線觸發(fā)信號(hào)，控制放氣閥門的開啟、閉合。如圖 6，信號(hào)響應(yīng)器由電源電路、信號(hào)接收電路、信號(hào)調(diào)理電路、電平穩(wěn)定電路構(gòu)成。電源電路將 220V/50HZ市電轉(zhuǎn)換為低壓直流電源。同時(shí)電源電路通過繼電器控制放氣閥門的狀態(tài)，電源電路輸入信號(hào)響應(yīng)器的控制信號(hào)，該控制信號(hào)控制電源電路內(nèi)部繼電器的通斷。該繼電器通斷控制放氣閥門的開啟、閉合動(dòng)作。接收電路接收遙控器發(fā)出的無線控制信號(hào)，進(jìn)行小信號(hào)放大。信號(hào)調(diào)理電路將接收電路收到觸發(fā)信號(hào)調(diào)整成特定極性、幅度、脈寬的信號(hào)。電平穩(wěn)定電路將信號(hào)調(diào)理電路輸出脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)殡娖叫盘?hào)，每來一個(gè)脈沖，電平極性翻轉(zhuǎn)一次。用該電平信號(hào)控制電源電路內(nèi)部繼電器動(dòng)作。如圖7，整個(gè)遙控器通過一節(jié)干電池供電，遙控器平時(shí)處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，此時(shí)不產(chǎn)生任何信號(hào)，也沒有功耗。只有當(dāng)遙控器按鈕Sl按下時(shí)，電路上電，才會(huì)輻射觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)信號(hào)是一個(gè)頻率信號(hào)。晶體管Ql用于“觸發(fā)頻率信號(hào)”起振，晶體管Q2、Q3將振蕩信號(hào)放大并反饋給晶體管Q1，使振蕩信號(hào)幅度頻率穩(wěn)定。晶體管Q1、Q2、Q3均為NPN型三極管，且均用作共發(fā)射極放大器。開關(guān)Sl閉合后，電池通過電阻R1、電感Ll為晶體管Ql集電極提供直流偏壓，通過發(fā)光二極管LED1、電阻R2、R6為晶體管Ql基極提供直流偏壓，確保晶體管Ql工作在放大狀態(tài)。電池通過發(fā)光二極管LED1、電阻R2為晶體管Q2集電極提供直流偏壓，通過電阻R3為晶體管Q2基極提供直流偏壓，確保晶體管Q2工作在放大狀態(tài)。電池通過電阻R4為晶體管Q3集電極提供直流偏壓，通過電阻R5為晶體管Q3基極提供直流偏壓， 確保晶體管Q3工作在放大狀態(tài)。電容Cl、C2、電感Ll和晶體管Ql結(jié)電容組成振蕩電路。 該振蕩電路輸出振蕩波形差，振幅不穩(wěn)定(該振蕩電路輸出毫伏級(jí)振蕩信號(hào)，且振蕩信號(hào)上疊加大量毛刺，該振蕩信號(hào)需要進(jìn)一步整流放大)。該振蕩信號(hào)通過電阻R6和耦合電容 C4進(jìn)入晶體管Q3基極，經(jīng)晶體管Q3放大后通過耦合電容C3進(jìn)入晶體管Q2基極，經(jīng)晶體管 Q2放大后，從晶體管Q2集電極管腳輻射出頻率固定、幅度穩(wěn)定的觸發(fā)信號(hào)(輸出2.9kHz， 9V振蕩信號(hào))。同時(shí)從晶體管Q2集電極管腳輸出的振蕩信號(hào)通過電阻R6反饋給晶體管Ql 基極。如圖8，信號(hào)響應(yīng)器電源電路輸入220V/50HZ市電，輸出低壓直流電源VCC2，VCC2 經(jīng)耦合電容C6進(jìn)一步濾波后給信號(hào)響應(yīng)器其它功能電路供電。同時(shí)電源電路輸入PWR-CNT 信號(hào)(電平穩(wěn)定電路輸出PWR-CNT信號(hào))，控制繼電器Kl吸合、斷開。OUT-L與OUT-N接放氣閥門的控制端。當(dāng)PWR-CNT為高電平時(shí)，Q7導(dǎo)通，橋式整流電路輸出的直流電壓經(jīng)繼電器 Kl控制端、發(fā)光二極管LED2、Q7到地。此時(shí)發(fā)光二極管LED2亮，繼電器Kl吸合，在OUT-L 與OUT-N之間有220V/50HZ的交流電。當(dāng)PWR-CNT為低電平時(shí)，Q7截止，。此時(shí)發(fā)光二極管 LED2滅，繼電器Kl斷開，在OUT-L與OUT-N之間無電壓。220V/50Hz市電通過IN_L和IN_ N兩個(gè)節(jié)點(diǎn)引入信號(hào)響應(yīng)器，二極管D1、D2、D3、D4構(gòu)成橋式整流電路，在ul的正半周，由于 IN_L點(diǎn)的電位高于IN_N點(diǎn)的電位，故二極管Dl、D3導(dǎo)通，D2、D4截止；在ul的負(fù)半周，由于IN_N點(diǎn)的電位高于IN_L點(diǎn)的電位，故二極管D2、D4導(dǎo)通，D1、D3截止。在橋式整流電路輸出端與地之間接一個(gè)大容量電解電容C5，濾除橋式整流電路輸出中的紋波，使脈動(dòng)的直流電變成平滑的直流電。電容C5具有儲(chǔ)存電能的作用，當(dāng)電源供給的電壓升高時(shí)，并聯(lián)的電容C5能把部分能量儲(chǔ)存起來，而當(dāng)電源電壓降低時(shí)，電容C5又把儲(chǔ)存的能量釋放出來， 使得負(fù)載電壓比較平滑，從而交流紋波大大減小。橋式整流電路的輸出經(jīng)電容C5濾波后， 直流電壓較高，串接接一大功率電阻R7，利用電阻R7的分壓作用調(diào)整整流電壓為實(shí)際需要的直流電源電壓VCC2。信號(hào)接收電路如圖9，當(dāng)遙控按鈕Sl (見圖7)按下后，感應(yīng)片ANT接收遙控器發(fā)出的無線控制信號(hào)，經(jīng)高頻三極管Q4進(jìn)行小信號(hào)放大，產(chǎn)生S-CNT信號(hào)。直流電源VCC2通過電阻R8、感應(yīng)片ANT、電阻R9為晶體管Q4集電極提供直流偏壓，通過電阻RIO、Rll為晶體管Q4基極提供直流偏壓，確保晶體管Q4工作在放大狀態(tài)。電容Cll對(duì)Q4基極直流偏壓濾波。電容C7、C8和感應(yīng)片ANT選出無線控制信號(hào)，電容C9提供反饋通路，確保信號(hào)放大倍數(shù)穩(wěn)定。電容ClO旁路高頻干擾信號(hào)，避免干擾信號(hào)進(jìn)入三極管，提高信號(hào)質(zhì)量。信號(hào)調(diào)理電路如圖10，S_CNT進(jìn)入集成電路Ul進(jìn)行信號(hào)調(diào)理。Ul內(nèi)部包括兩個(gè)運(yùn)算放大器UlA和U1B。UlA進(jìn)行電壓放大，UlB進(jìn)行電壓比較。電阻R12、電容C12、C13、 電阻R13組成反相放大器，放大S_CNT信號(hào)。其中電阻R13為反饋電阻，電阻R12衰減干擾信號(hào)，利用電容C12隔直作用，阻止直流電源VCC2經(jīng)電阻R8 (見圖9)、電阻R12進(jìn)入集成電路U1，電容C13濾除疊加在S_CNT信號(hào)上的高頻雜波。由于S_CNT信號(hào)的平均分量對(duì)C13充電，使C13上產(chǎn)生壓降，這 樣在Ul的3腳上會(huì)施加直流偏壓。電阻R14、R15對(duì)直流電源 VCC2進(jìn)行串聯(lián)分壓，R15上的直流電壓引入U(xiǎn)l的2腳，通過集成運(yùn)放UlA的線性疊加作用抵消Ul的3腳上的直流偏壓，使通過集運(yùn)放UlA對(duì)S_CNT信號(hào)進(jìn)行無直流偏置放大(實(shí)際上UlA電壓放大輸出管腳會(huì)輸出一個(gè)微小直流偏置)。利用電容C14隔直作用，阻止運(yùn)放 UlA上1腳輸出直流成分通過，為運(yùn)放UlA上1腳輸出的“S_CNT的放大后信號(hào)”提供通路。 電阻R16、R17對(duì)C14傳來的“S_CNT的放大后信號(hào)”進(jìn)行幅度調(diào)整，在R17得到合適幅值， 利用電容C15的充電作用，取出R17上的信號(hào)平均分量，該平均分量進(jìn)入集成運(yùn)放U1B，與參考電壓進(jìn)行比較，得到標(biāo)準(zhǔn)觸發(fā)電平(脈沖量)，參考電壓通過電阻R18、R19對(duì)直流電源 VCC2進(jìn)行串聯(lián)分壓得到。遙控器按鈕Sl (見圖7)還沒有按下時(shí)，Ul的6腳電平低于于參考電壓，7腳輸出高電平。當(dāng)遙控按鈕Sl按下后，Ul的6腳電平高于參考電壓，7腳輸出低電平。人手按下遙控器按鈕的持續(xù)時(shí)間為0. 2 0. 9s，之后遙控器按鈕自動(dòng)彈起，因此實(shí)際上每按一下遙控器按鈕，Ul的7腳會(huì)輸出一個(gè)尖脈沖信號(hào)T-CNT(負(fù)脈沖)。
如圖11，電平穩(wěn)定電路輸入T-CNT信號(hào)，輸出PWR-CNT信號(hào)，電平穩(wěn)定電路收到一個(gè)T-CNT信號(hào)，輸出低電平PWR-CNT信號(hào)；再收到一個(gè)T-CNT信號(hào)，輸出高電平PWR-CNT信號(hào)。如此反復(fù)。每到來一個(gè)T-CNT信號(hào)(負(fù)尖脈沖信號(hào))，通過隔離二極管D5、D6觸發(fā)由 Q5、Q6組成的雙穩(wěn)態(tài)電路，使它翻轉(zhuǎn)(假設(shè)Q6原狀態(tài)截止)，Q5導(dǎo)通，PWR-CNT輸出低電平， 直至遙控器再次按下，Q6重新變?yōu)閷?dǎo)通，Q5截止，PWR-CNT輸出高電平。以后每當(dāng)遙控器再次按下，感應(yīng)片收到一次信號(hào)，PWR-CNT信號(hào)電平翻轉(zhuǎn)一次。
權(quán)利要求
1.高可靠性遠(yuǎn)程觸發(fā)強(qiáng)快沿電磁脈沖的發(fā)生裝置，它包括直流高壓源、強(qiáng)快沿脈沖形成電路以及觸發(fā)控制裝置，所述直流高壓源用于將交流電整流為高壓直流電，所述觸發(fā)控制裝置用于遠(yuǎn)程控制強(qiáng)快沿脈沖形成電路工作，所述強(qiáng)快沿脈沖形成電路用于在直流高壓源和觸發(fā)控制電路的作用下，瞬間放電產(chǎn)生強(qiáng)快沿電磁脈沖信號(hào)，所述強(qiáng)快沿脈沖形成電路包括與直流高壓源連接的氣隙火花開關(guān)(K)、第一高壓脈沖無感電容(C+)、第二高壓脈沖無感電容(C-)以及與第一高壓脈沖無感電容(C+)連接的匹配功率電阻(RO)，所述氣隙火花開關(guān)的相對(duì)兩端設(shè)置有進(jìn)氣管接口和出氣管接口，所述氣隙火花開關(guān)另外相對(duì)兩端分別連接有陽電極(E+)和陰電極(E-)，所述陽電極(E+)由陽內(nèi)電極和陽外電極構(gòu)成，所述陰電極(E-)由陰內(nèi)電極和陰外電極構(gòu)成，所述氣隙火花開關(guān)(K)的相對(duì)兩端設(shè)置有進(jìn)氣管接口(Kl)和出氣管接口(K2)，所述氣隙火花開關(guān)(K)的陽電極(E+)與第一高壓脈沖無感電容(C+)連接，所述氣隙火花開關(guān) (K)的陰電極(E-)與第二高壓脈沖無感電容(C-)連接，其特征在于所述觸發(fā)控制裝置包括充氣控制單元和放氣控制單元，所述充氣控制單元包括充氣閥門、與充氣閥門連接的氣源和充氣控制電路，所述放氣控制單元包括放氣閥門以及與放氣閥門連接的遠(yuǎn)程放氣控制電路，所述放氣閥門與氣隙火花開關(guān)(K)的出氣管接口連接，所述充氣閥門與氣隙火花開關(guān)(K)的進(jìn)氣管接口連接，所述遠(yuǎn)程放氣控制電路包括信號(hào)響應(yīng)器和遙控器，所述信號(hào)響應(yīng)器包括按照信號(hào)傳輸路線依次連接的信號(hào)接收電路、信號(hào)調(diào)理電路、電平穩(wěn)定電路、以及電源電路，所述電源電路分別給信號(hào)接收電路、信號(hào)調(diào)理電路和電平穩(wěn)定電路供電，所述電源電路包括繼電器，所述信號(hào)響應(yīng)器與放氣閥門連接，所述信號(hào)接收電路用于接收遙控器發(fā)出的觸發(fā)信號(hào)，所述信號(hào)調(diào)理電路用于將信號(hào)接收電路收到的微弱觸發(fā)信號(hào)調(diào)整成特定脈沖信號(hào)， 所述電平穩(wěn)定電路用于將信號(hào)調(diào)理電路輸出的特定脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娖叫盘?hào)， 所述電源電路用于接收電平穩(wěn)定電路輸出的電平信號(hào)驅(qū)動(dòng)繼電器的開啟、閉合， 所述繼電器控制放氣閥門開啟、閉合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高可靠性遠(yuǎn)程觸發(fā)強(qiáng)快沿電磁脈沖的發(fā)生裝置，其特征在于所述遙控器包括依次連接的電源、開關(guān)、起振電路、一次放大電路以及二次放大電路，所述起振電路包括第一三極管Oil)、電感(Li)、第一電容(Cl)以及第二電容(C2)，所述電感 (Li)與第一電容(Cl)并聯(lián)，所述電感(Li)、第一電容(Cl)與第一三極管Oil)的集電極連接，所述第二電容(以)與第一三極管Oil)的基極連接，所述一次放大電路包括第三三級(jí)管(Q3)、第四偏置電阻(R4)、第五偏置電阻(肪)和第四耦合電容(C4)，電池通過第一偏置電阻R4給第三三級(jí)管O )集電極提供偏置電壓，電池通過第二偏置電阻(肪)給第三三級(jí)管O )基極提供偏置電壓，所述第三三級(jí)管O )基極通過第四耦合電容(C4)與第二三級(jí)管集電極連接，所述第三三級(jí)管O )基極通過第四耦合電容(C4)與第一三級(jí)管Oil)基極連接，所述二次放大電路包括第二三級(jí)管(Q2)、第二偏置電阻(R2)、第三偏置電阻(舊)和第三耦合電容(O)，電池通過第二偏置電阻(似)給第二三級(jí)管集電極提供偏置電壓，電池通過第三偏置電阻(舊)給第二三級(jí)管基極提供偏置電壓，所述第三三極管O )的集電極通過第三耦合電容(C3)與第二三級(jí)管(Q2)的基極連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高可靠性遠(yuǎn)程觸發(fā)強(qiáng)快沿電磁脈沖的發(fā)生裝置，其特征在于所述電源電路包括整流電路、調(diào)整電路以及繼電器電路。所述整流電路為由第一二極管(Dl)、第二二極管(D2)、第三二極管(D3)、第四二極管 (D4)構(gòu)成的橋式整流電路，所述調(diào)整電路包括電解電容(C5)、功率電阻(R7)以及第六耦合電容(C6)，整流電路輸出電壓經(jīng)過功率電阻(R7)輸出直流電源(VCC2)，所述繼電器電路包括第一繼電器(Kl)、連接在第一繼電器(Kl)控制端的第七三極管 (Q7)，所述第七三極管(Q7)的基極與電平穩(wěn)定電路輸出端連接，所述第七三極管(Q7)的集電極通過發(fā)光二極管(LED2)與第一繼電器(Kl)的控制端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的高可靠性遠(yuǎn)程觸發(fā)強(qiáng)快沿電磁脈沖的發(fā)生裝置，其特征在于所述信號(hào)接收電路包括用于接收遙控器發(fā)出的無線控制信號(hào)的感應(yīng)片ANT和高頻第四三極管(Q4)，直流電源(VCC2)通過第八電阻(R8)、感應(yīng)片(ANT)、第九電阻(R9)為高頻第四三極管(Q4)集電極提供直流偏壓，通過第十電阻(RlO)、第十一電阻(Rll)為高頻第四三極管(Q4)基極提供直流偏壓，第十一電容(Cll)對(duì)高頻第四三極管(Q4)基極提供直流偏壓濾波，第七電容(C7)、第八電容(C8)和感應(yīng)片(ANT)選出無線控制信號(hào)，第九電容 (C9)提供反饋通路，第十電容(ClO)用于提供旁路高頻干擾信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的高可靠性遠(yuǎn)程觸發(fā)強(qiáng)快沿電磁脈沖的發(fā)生裝置，其特征在于所述信號(hào)調(diào)理電路包括反相放大電路和電壓比較電路，所述反相放大電路包括第一運(yùn)算放大器(U1A)，無線控制信號(hào)S_CNT通過第十二電阻 (R12)、第十二電容(C12)輸入到第一運(yùn)算放大器(UlA)的3腳，電源(VCC2)通過第十四電阻(R14)、第十五電阻(R15)將參考電壓施加到第一運(yùn)算放大器(UlA)的2腳，所述第一運(yùn)算放大器(UlA)的1腳輸出放大后信號(hào)通過第十三電阻(R13)將第一運(yùn)算放大器(UlA)的 1腳輸出信號(hào)反饋給第一運(yùn)算放大器(UlA)的3腳；所述電壓比較電路包括第二運(yùn)算放大器(UlB)，經(jīng)第一運(yùn)算(UlA)放大后無線控制信號(hào)3_0附經(jīng)過第十四電容(C14)、第十六電阻(R16)、第十七電阻(R17)進(jìn)入第二運(yùn)算放大器(UlB)的6腳，通過第十八電阻(R18)、第十九電阻(R19)將參考電壓施加第二運(yùn)算放大器(UlB)的5腳，所述第二運(yùn)算放大器(UlB)的7腳輸出尖脈沖信號(hào)T-CNT。
6.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的高可靠性遠(yuǎn)程觸發(fā)強(qiáng)快沿電磁脈沖的發(fā)生裝置，其特征在于還包括雙穩(wěn)態(tài)電路，所述雙穩(wěn)態(tài)電路包括第十六電解電容(C16)、第十七電解電容(C17)，第五二極管 (D5)、第六二極管(D6)，第五三極管(Q5)、第六三極管(Q6)，偏壓電阻(R20 R25)，所述第十六電解電容(C16)和第十七電解電容(C17)的負(fù)極接尖脈沖信號(hào)T-CNT，所述第五二極管 (D5)負(fù)極接第十六電解電容(C16)的正極，所述第六二極管(D6)的負(fù)極接第十七電解電容(C17)正極，所述第五二極管(D5)正極接第五三極管(Q5)集電極，所述第六二極管(D6) 正極接第六三極管(Q6)基極，電源(VCC)通過第二十四電阻(R24)接第六三極管(Q6)集電極，電源(VCC)通過第二十四電阻(R24)和第二十一電阻(R21)接第五三極管(Q5)的基極，電源(VCC)通過第二十四電阻(R24)和第二十五電阻(R25)接第十七電解電容(C17)正極，電源(VCC)通過第二十二電阻(R22)、第二十電阻(R20)接第六三極管0^6)的基極，電源(VCC)通過第二十二電阻(R22)、第二十三電阻(R23)接第十六電解電容(C16)的正極， 所述第五三極管0)5)集電極輸出PWR-CNT信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及高可靠性遠(yuǎn)程觸發(fā)強(qiáng)快沿電磁脈沖的發(fā)生裝置，直流高壓源、強(qiáng)快沿脈沖形成電路以及觸發(fā)控制裝置，直流高壓源用于將交流電整流為高壓直流電，觸發(fā)控制裝置用于遠(yuǎn)程控制強(qiáng)快沿脈沖形成電路工作，強(qiáng)快沿脈沖形成電路用于在直流高壓源和觸發(fā)控制電路的作用下，瞬間放電產(chǎn)生強(qiáng)快沿電磁脈沖信號(hào)，本發(fā)明解決了進(jìn)行快沿電磁脈沖試驗(yàn)不安全的技術(shù)問題，本發(fā)明在較少試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的條件下，就可以進(jìn)行強(qiáng)快沿電磁脈沖試驗(yàn)，同時(shí)保證操作人員安全，做到多快好省。
文檔編號(hào)G01R1/30GK102360032SQ201110200138
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者劉世木, 劉順坤, 商高平, 宋剛, 王浩, 王騫, 郭恩全 申請(qǐng)人:陜西海泰電子有限責(zé)任公司