專利名稱：用于納秒級(jí)高壓脈沖測(cè)量的同軸-對(duì)稱分立型電容分壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同軸一對(duì)稱分立型電容分壓器，具體涉及一種用 于脈沖功率技術(shù)或電力系統(tǒng)的用于納秒級(jí)高壓脈沖測(cè)量的同軸一對(duì) 稱分立型電容分壓器。
技術(shù)背景當(dāng)要測(cè)量的脈沖電壓不太高，且被測(cè)量系統(tǒng)的負(fù)載阻抗較小時(shí)， 用電阻分壓器能準(zhǔn)確測(cè)量脈沖電壓。如果被測(cè)量系統(tǒng)的電壓等級(jí)較 高，則需要考慮電阻分壓器的絕緣耐壓?jiǎn)栴}，絕緣長(zhǎng)度的增加以及絕 緣材料的影響將增加電阻分壓器的寄生電容和寄生電感，限制了測(cè)量 帶寬，另外，在被測(cè)系統(tǒng)的負(fù)載阻抗較大時(shí)，電阻分壓器有分流作用， 對(duì)被測(cè)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生額外影響。電容分壓器是一種傳統(tǒng)的電壓測(cè)量裝置，它克服了電阻分壓器的 缺點(diǎn)，對(duì)被測(cè)量系統(tǒng)影響非常小，分壓比高。而其原理簡(jiǎn)單、響應(yīng)快、 功率較大、測(cè)量失真較小，廣泛應(yīng)用于高壓實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。電容分壓器一 般可分為平板型、分立型和同軸型。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能夠無損的將高幅值瞬態(tài)電壓信號(hào) 轉(zhuǎn)換成示波器等記錄儀器能夠測(cè)量的低電壓的用于納秒級(jí)高壓脈沖 測(cè)量的同軸一對(duì)稱分立型電容分壓器。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是在圓柱形銅導(dǎo)體與 屏蔽接地外殼之間澆注環(huán)氧樹脂，該環(huán)氧樹脂將植入電極包裹，在屏 蔽接地外殼的外側(cè)沿徑向方向等間距開4個(gè)螺孔，并與分壓盒的裝配 螺紋連接，分壓盒的低壓電容CL的信號(hào)側(cè)通過接線柱與植入電極連 接，整個(gè)電容分壓器通過屏蔽接地外殼上的接地端子接地。本發(fā)明的分壓盒由金屬材料制成，分壓盒內(nèi)的低壓電容CL作為 電容分壓器的低壓臂，分壓盒通過裝配螺紋與屏蔽接地外殼的螺孔連 接，4個(gè)分壓盒的其中一個(gè)裝配SMA插座作為電容分壓器的低電壓 輸出端口， SMA插座的信號(hào)端通過匹配電阻Rp與低壓電容Cl的信 號(hào)側(cè)連接，SMA插座的接地端與屏蔽殼連接。本發(fā)明采用同軸與分立元件的組合型，其中，高壓臂電容采用母 線與植入電極構(gòu)成的同軸結(jié)構(gòu),二次低壓臂電容采用4組等值的分立 電容元件，并分別安裝于高壓同軸結(jié)構(gòu)周圍的4個(gè)幾何對(duì)稱位置。本發(fā)明采用基于電感應(yīng)原理的電容分壓方式，由于感應(yīng)電場(chǎng)的傳 遞媒質(zhì)可以是絕緣介質(zhì)，因此，能有效地實(shí)現(xiàn)高電壓的隔離；其次， 本發(fā)明采用同軸與分立元件的組合型結(jié)構(gòu)，其中，高壓臂電容采用母 線與植入電極構(gòu)成的同軸結(jié)構(gòu)，二次低壓臂電容采用4組等值的分立 電容元件，分別安裝于高壓同軸結(jié)構(gòu)周圍的4個(gè)幾何對(duì)稱位置。這種 方式可以使分壓器橫截面的高頻電場(chǎng)均勻分布，提高測(cè)量帶寬。同時(shí)， 由于低壓臂電容采用容值較大的分立電容元件，在電容分壓器的分壓 比較大時(shí)，能夠大大減小整個(gè)電容分壓器的外形尺寸，進(jìn)一步減小電 容分壓器的寄生電感，提高其測(cè)量帶寬，并給安裝空間有限的條件下使用帶來較大的便利。以上的測(cè)量原理和技術(shù)措施，使得本發(fā)明在滿足測(cè)量帶寬及分壓 比的前提下，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)高電壓的隔離并對(duì)測(cè)量環(huán)境中的電磁干 擾進(jìn)行有效的屏蔽。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，響應(yīng)頻帶寬等優(yōu) 點(diǎn)，適用于高電壓快速變化的脈沖測(cè)量。


圖1是本發(fā)明外部整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的圓柱形銅導(dǎo)體1處于中間，植入電極2圍繞著圓柱形銅 導(dǎo)體l， 二者之間的分布電容構(gòu)成電容分壓器的高壓臂，分壓盒4中 的低壓電容cl作為電容分壓器的低壓臂，高壓臂通過接線柱5與低 壓臂串連后，經(jīng)屏蔽接地外殼3及接地端子7接地形成電容分壓回路， 電容分壓器的低壓信號(hào)通過安裝于一個(gè)分壓盒4上的SMA插座引 出。在圓柱形銅導(dǎo)體1與屏蔽接地外殼3之間澆注環(huán)氧樹脂6，該環(huán) 氧樹脂6將植入電極2包裹。在屏蔽接地外殼3的外側(cè)沿徑向方向等 間距開4個(gè)螺孔與分壓盒4的裝配螺紋10連接，分壓盒低壓電容Cl 的信號(hào)側(cè)通過接線柱5與植入電極2連接。電容分壓器通過屏蔽接地 外殼3上的接地端子8接地。4個(gè)分壓盒4環(huán)繞在屏蔽接地外殼3的外側(cè)，在空間位置上對(duì)稱 分布，分壓盒4內(nèi)的電容CL作為電容分壓器的低壓臂，要求電容量 較大而承受的電壓較低，這樣能獲得較大的分壓比，從而實(shí)現(xiàn)用低壓 儀表測(cè)量高壓的目的。電容CL的信號(hào)側(cè)通過接線柱5與植入電極2 連接，接地側(cè)與屏蔽盒8連接。其中一個(gè)分壓盒4的電容Ct (信號(hào) 側(cè))通過匹配電阻Rp與SMA插座9連接，用于低電壓信號(hào)的引出， SMA插座9安裝于屏蔽盒的側(cè)表面。工作時(shí)，低電壓信號(hào)通過SMA插座9及同軸電纜送至示波器， 其波形從示波器讀出并進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。
權(quán)利要求
1、用于納秒級(jí)高壓脈沖測(cè)量的同軸-對(duì)稱分立型電容分壓器，其特征在于在圓柱形銅導(dǎo)體(1)與屏蔽接地外殼(3)之間澆注環(huán)氧樹脂(6)，該環(huán)氧樹脂(6)將植入電極(2)包裹，在屏蔽接地外殼(3)的外側(cè)沿徑向方向等間距開4個(gè)螺孔，并與分壓盒(4)的裝配螺紋(10)連接，分壓盒(4)的低壓電容CL的信號(hào)側(cè)通過接線柱(5)與植入電極(2)連接，整個(gè)電容分壓器通過屏蔽接地外殼(3)上的接地端子(8)接地。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于納秒級(jí)高壓脈沖測(cè)量的同軸一對(duì) 稱分立型電容分壓器，其特征在于所說的分壓盒(4)由金屬材料 制成，分壓盒(4)內(nèi)的低壓電容CL作為電容分壓器的低壓臂，分壓 盒(4)通過裝配螺紋(10)與屏蔽接地外殼(3)的螺孔連接，4個(gè) 分壓盒(4)的其中一個(gè)裝配SMA插座(9)作為電容分壓器的低電 壓輸出端口， SMA插座(9)的信號(hào)端通過匹配電阻Rp與低壓電容 CL的信號(hào)側(cè)連接，SMA插座(9)的接地端與屏蔽殼(8)連接。
全文摘要
納秒級(jí)高壓脈沖測(cè)量的同軸—對(duì)稱分立型電容分壓器，用于脈沖功率技術(shù)或電力系統(tǒng)納秒級(jí)暫態(tài)高電壓的測(cè)量，能夠無損的將高幅值瞬態(tài)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成示波器等記錄儀器能夠測(cè)量的低電壓。該發(fā)明采用了4個(gè)分壓器平衡橫截面電場(chǎng)分布的測(cè)量方案，這種方式可以使分壓器橫截面的高頻電場(chǎng)均勻分布，提高測(cè)量的響應(yīng)帶寬，同時(shí)，由于低壓臂電容采用容值較大的分立電容元件，在實(shí)現(xiàn)較大的電容分壓比時(shí)，較之現(xiàn)有的同軸型電容分壓器，會(huì)大大減小分壓器的外形尺寸，進(jìn)一步減小電容分壓器的寄生電感，提高測(cè)量帶寬，同時(shí)給安裝空間有限的條件下使用帶來較大的便利。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，響應(yīng)頻帶寬的優(yōu)點(diǎn)，適用于高電壓快速變化的脈沖測(cè)量。
文檔編號(hào)G01R15/00GK101576579SQ200910022780
公開日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月1日
發(fā)明者劉志遠(yuǎn), 妍 王, 王建華, 王振興, 翟小社, 耿英三 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)