引信静电放电模块电压校准系统及方法
阅读说明：本技术 引信静电放电模块电压校准系统及方法 (Fuse electrostatic discharge module voltage calibration system and method ) 是由 王雷 胡小锋 魏明 周帅 于 2020-12-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种引信静电放电模块电压校准系统及方法,所述系统包括高压电源,所述高压电源的一端接地,所述高压电源的另一端经充电电阻与真空继电器的一个输入端连接,所述真空继电器的一个输出端与充放电电容的一端连接,所述充放电电容的另一端接地,真空继电器的另一个输出端经放电电阻与测量电阻的一端连接,所述测量电阻的另一端接地,低压直流电源与所述真空继电器的控制端连接,通过低压直流电源控制真空继电器的切换,高压探头的两个输入端分别与测量电阻的两端连接,所述高压探头的信号输出端经衰减器与示波器的信号输入端连接。所述系统结构简单,且能够保证准确性和可重复性。(The invention discloses a fuse electrostatic discharge module voltage calibration system and a fuse electrostatic discharge module voltage calibration method, wherein the system comprises a high-voltage power supply, one end of the high-voltage power supply is grounded, the other end of the high-voltage power supply is connected with one input end of a vacuum relay through a charging resistor, one output end of the vacuum relay is connected with one end of a charging and discharging capacitor, the other end of the charging and discharging capacitor is grounded, the other output end of the vacuum relay is connected with one end of a measuring resistor through a discharging resistor, the other end of the measuring resistor is grounded, a low-voltage direct-current power supply is connected with a control end of the vacuum relay, the switching of the vacuum relay is controlled through the low-voltage direct-current power supply, two input ends of a high-voltage probe are respectively connected with two ends of the measuring. The system has a simple structure, and can ensure accuracy and repeatability.)
技术领域
本发明涉及静电放电测量方法技术领域，尤其涉及一种引信静电放电模块电压校准系统及方法。
背景技术
引信是保障弹药平时和发射时安全、战时有效发挥武器系统毁伤效能的控制装置，是弹药系统的核心部件，广泛装备于陆、海、空、二炮各军兵种，装备数量逐年增加。作为装备数量最多的无线电引信(近炸引信中无线电引信占52％)，由于现代战场电磁环境的复杂化以及平时电磁环境的日趋恶劣化，使得引信失效率大大提高，制约了武器系统毁伤效能的发挥。为了保证引信在其寿命全过程的安全性和可靠性，1999年1月1日中国人民解放军总装备部批准实施了GJB573A-98《引信环境与性能试验方法》，作为所有引信环境与性能试验的依据。
在该标准中，方法601静电放电试验是在实验室进行的模拟引信遭遇高电压放电条件的试验，其目的是通过对处于保险状态的引信进行预先选定放电点的高电压静电放电，来考核引信在装卸和运输过程中可能遇到高电压静电放电(雷电环境除外)时的安全性和作用可靠性。标准中虽然给出了静电放电装置的电原理图，并规定了典型人体上25kV静电放电脉冲，具有15ns(峰值的10％到90％)的上升时间和150ns(峰值90％到10％)的下降时间特征，以及标准负载为500Ω和5000Ω放电波形曲线图，作为静电放电的波形特征。但该方法作为标准依据，只给出了大致的形状，没有给出具体的指标。比如，峰值电压、峰值电压误差、50％脉冲峰值的宽度、50％脉冲峰值的宽度误差、上升时间误差等等。没有这些主要的参数指标，操作者无法准确判断静电放电波形是否满足要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种结构简单，且能够保证准确性和可重复性的引信静电放电模块电压校准系统。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种引信静电放电模块电压校准系统，其特征在于：包括高压电源，所述高压电源的一端接地，所述高压电源的另一端经充电电阻与真空继电器的一个输入端连接，所述真空继电器的一个输出端与充放电电容的一端连接，所述充放电电容的另一端接地，真空继电器的另一个输出端经放电电阻与测量电阻的一端连接，所述测量电阻的另一端接地，低压直流电源与所述真空继电器的控制端连接，通过低压直流电源控制真空继电器的切换，高压探头的两个输入端分别与测量电阻的两端连接，所述高压探头的信号输出端经衰减器与示波器的信号输入端连接。
优选的，所述高压电源使用GLOW28720高压静电发生器，电压输出范围是0～35kV。
优选的，所述充电电阻使用1MΩ充电电阻。
优选的，所述真空继电器为30kV真空继电器，所述低压电源为16V低压电源。
优选的，所述充放电电容为500pF电容，选用两个250pF、30kV的电容串联形成。
优选的，所述高压探头为20kV高压探头，所述衰减器为30dB衰减器。
优选的，所述示波器采用泰克的7404B示波器，采用带宽4GHz，采用频率20G/s。
本发明还公开了一种引信静电放电模块电压校准方法，使用所述的校准系统，其特征在于包括如下步骤：
将高压电源、充电电阻、充放电电容、真空继电器、低压直流电源、放电电阻连接构成引信静电放电模块；
将测量电阻、高压探头、衰减器以及示波器连接构成引信静电放电电压波形采集模块；
通过所述低压直流电源控制所述真空继电器动作，使得高压电源通过充电电阻对充放电电容进行充电；
充电完成后通过所述低压直流电源控制所述真空继电器动作，使得充放电电容进行放电，利用高压探头采集测量电阻两端的电压并通过衰减器传输到示波器，完成静电放电电压波形的采集；
根据示波器采集的波形以及测量电阻的标准值对测量电阻的放电电压进行校正。
进一步的技术方案在于：测试时分别获得+25kV电压对500Ω电阻的测试电压、-25kV电压对500Ω电阻的测试电压、+25kV电压对5000Ω电阻的测试电压以及-25kV电压对5000Ω电阻的测试电压。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明所述系统和方法利用高压电源通过充电电阻的限流对500pF电容进行充电，利用低压直流电源控制真空继电器的开合来控制电容的充放电，从而完成对500Ω或5000Ω电阻的静电放电；利用高压探头采集测量电阻两端的电压并通过衰减器传输到示波器，完成静电放电电压波形的采集。利用所述系统和方法，进行大量实验和数据分析获得+25kV电压对500Ω电阻放电的电压波形、-25kV电压对500Ω电阻放电的电压波形、+25kV电压对5000Ω电阻放电的电压波形和-25kV电压对5000Ω电阻放电的电压波形以及相应的波形参数。本发明的方法具有普遍性的特点，可按照本方法搭建引信静电放电装置，并利用本方法提供的电压波形参数校准放电装置。
附图说明
下面结合附图和
具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例所述系统的原理框图；
图2是本发明实施例中+25kV电压对500Ω电阻放电的电流波形图；
图3是本发明实施例中-25kV电压对500Ω电阻放电的电流波形图；
图4是本发明实施例中+25kV电压对5000Ω电阻放电的电流波形图；
图5是本发明实施例中-25kV电压对5000Ω电阻放电的电流波形图；
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本发明实施例公开了一种引信静电放电模块电压校准系统，包括高压电源，所述高压电源的一端接地，所述高压电源的另一端经充电电阻与真空继电器的一个输入端连接，所述真空继电器的一个输出端与充放电电容的一端连接，所述充放电电容的另一端接地，真空继电器的另一个输出端经放电电阻与测量电阻的一端连接，所述测量电阻的另一端接地，低压直流电源与所述真空继电器的控制端连接，通过低压直流电源控制真空继电器的切换，高压探头的两个输入端分别与测量电阻的两端连接，所述高压探头的信号输出端经衰减器与示波器的信号输入端连接。
高压电源采用GLOW28720高压静电发生器，该高压静电发生器为小功率高压可调电源，采用脉冲反峰升压电路，配合定型的高压包、倍压电路、控制电路、电源电路等，实现从零开始起调的高压发生器，电压输出范围是0～35kV，满足GJB573A-98中25kV放电电压的要求。充电电阻选定1MΩ，用来防止充电电流过大。
采用30kV的真空继电器，用来控制高压充放电，隔离低压系统。根据真空继电器的工作电压来选定低压直流电源，本系统选用的是16V的电源，利用低压直流电源的导通来控制真空继电器的开合，从而控制高压电源对电容的充电和充电后电容的放电。
充放电电容为500pF电容，选用两个250pF、30kV的电容串联，降低系统的电感。放电电阻和测量电阻选用500Ω和5000Ω的无感电阻各两支，放电电阻与测量电阻采用相同阻值的电阻搭配使用。
采用20kV高压探头用来测试测量电阻两端的电压，高压探头通过30dB衰减器连接到示波器，完成对放电电压的测试，示波器采用泰克的7404B示波器，采用带宽4GHz，采用频率20G/s。
相应的，本发明实施例还公开了一种引信静电放电模块电压校准方法，使用所述的校准系统，其特征在于包括如下步骤：
将高压电源、充电电阻、充放电电容、真空继电器、低压直流电源、放电电阻连接构成引信静电放电模块；
将测量电阻、高压探头、衰减器以及示波器连接构成引信静电放电电压波形采集模块；
通过所述低压直流电源控制所述真空继电器动作，使得高压电源通过充电电阻对充放电电容进行充电；
充电完成后通过所述低压直流电源控制所述真空继电器动作，使得充放电电容进行放电，利用高压探头采集测量电阻两端的电压并通过衰减器传输到示波器，完成静电放电电压波形的采集；
根据示波器采集的波形以及测量电阻的标准值对测量电阻的放电电压进行校正。
获得的+25kV电压对500Ω电阻放电的电压波形参见图2，其中电压波形峰值为12.48kV±5％；电压波形的上升时间为19.69ns±5％；电压波形的下降时间为400.5ns±5％；电压波形的半脉宽为186.5ns±5％；电压波形的持续时间为583.5ns±5％。
获得的-25kV电压对500Ω电阻放电的电压波形参见图3，电压波形峰值为-12.50kV±5％；电压波形的上升时间为19.43ns±5％；电压波形的下降时间为399.1ns±5％；电压波形的半脉宽为197.6ns±5％；电压波形的持续时间为597ns±5％。
获得的+25kV电压对5000Ω电阻放电的电压波形参见图4，电压波形峰值为12.46kV±5％；电压波形的上升时间为23.67ns±5％；电压波形的下降时间为4354.5ns±5％；电压波形的半脉宽为1366.5ns±5％；电压波形的持续时间为5555.0ns±5％。
获得的-25kV电压对5000Ω电阻放电的电压波形参见图5，电压波形峰值为-12.45kV±5％；电压波形的上升时间为24.01ns±5％；电压波形的下降时间为4357.0ns±5％；电压波形的半脉宽为1415.5ns±5％；电压波形的持续时间为5568.5ns±5％。
电压波形的峰值指所测信号的最大幅值，上升时间指电压波形由峰值的10％到90％所需的时间，下降时间电压波形由峰值的90％到10％所需的时间，半脉宽指电压波形由上升阶段的50％到下降阶段的50％所需的时间，波形持续时间指电压波形从上升阶段的起点到波形下降到零点所需的时间。
利用本发明构建的校准装置，选取与放电电阻等值的无感电阻，作为校准电阻。在对引信静电放电模块(500pF-500Ω和500pF-5000Ω)校准时，测量到相应的电压波形要与本发明提供的波形相匹配，技术参数在附表1的范围内。
表1引信静电放电电压波形
综上，所述系统和方法通过搭建500pF-500Ω和500pF-5000Ω静电放电模型组建充放电网络，利用测量电阻、高压探头取样经衰减器传输到示波器，采集到静电放电电压波形，获取波形参数。本发明给出引信静电放电电压波形校验的参数指标和测试设备应具备的技术条件，使引信静电放电试验更具有可操作性，并保证引信静电放电试验结果的准确性和可重复性。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种飞机电源供电特性频率瞬变参数校准方法