[实用新型]圆片式纳秒级冲击分流器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种毫微秒响应时间的冲击大电流检测传感器。

背景技术

在脉冲功率研究或高电压冲击大电流的试验研究中，由于冲击电流波形为单一脉冲形式，上升沿变化时间极短，属毫微秒量级，这就要求冲击分流器响应时间更小；且待测量的冲击电流数值大，通常为kA级。为了快速准确响应陡脉冲电流波形，要求电流传感器通流容量大和尽可能小的剩余电感值，使冲击电流流过传感器时，传感器两端电压随电流值的变化呈线性变化关系。现有多种冲击大电流检测传感器的响应时间均属于微秒级。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种圆片式纳秒级冲击分流器，满足测量快速变化的冲击大电流，保证了该分流器在冲击电流作用下的电阻值与稳态下的一致性，并满足电磁兼容的要求。

本实用新型的技术方案是：圆片式纳秒级冲击分流器，其特征在于：它包括电阻盘片和四个电极，电阻盘片是高电导率的石墨圆片，石墨圆片与绝缘层叠合，石墨圆片中心为电流进入电极，石墨圆片周边为电流输出电极，在石墨圆片中心处和石墨圆片周边的分别设置一个电压引出极。

如上所述的圆片式纳秒级冲击分流器，其特征在于：电流进入电极，电流输出电极和两个电压引出极与石墨圆片的连接处均为环形。

如上所述的圆片式纳秒级冲击分流器，其特征在于：石墨圆片周边处的电流输出电极成碗形，两电压引出极通过在绝缘层中、石墨圆片中心处和石墨圆片周边处的导通环，接到绝缘层另一侧的电压电极板和电压电极碗；所述电流进入电极、碗形电流输出电极和电压电极板、电压电极碗构成四端头引出装置。

如上所述的圆片式纳秒级冲击分流器，其特征在于：所述的电极板和电极碗平行设置。保持波阻抗不变，减小波的折反射带来的测量误差。

如上所述的圆片式纳秒级冲击分流器，其特征在于：石墨圆片的厚度为0.2mm，允许通过的电流幅值不小于10kA。

本实用新型两电压测量极采用环状电极与石墨圆片相连结，保证电压测量点上电位的同一性，并采用等距离输出结构，使测量传输通道波阻抗不变，输出电压波形不畸变。

该分流器包含电阻盘片的设计和四端头引出装置，其特殊之处当冲击大电流进入分流器时，电流在盘片上的分布是均匀的，保证了该分流器在冲击电流作用下的电阻值与稳态下的一致性，并满足电磁兼容的要求。

采用石墨圆片作为纯电阻(R)型电流检测组件，大大降低了剩余电感(L)上压降的影响，使得冲击响应时间τ＝L/R小于纳秒级。

电压测量信号的引出在结构上较好的解决了波阻抗变化带来的影响。

由上述技术方案可知，当冲击大电流经电流端子进入分流器时，电流在石墨电阻圆片上沿径向均匀流过，在电压检测的两端形成电阻压降，并通过电压信号的检测，由欧姆定律确定待测量的冲击电流瞬时值。

附图说明

图1本实用新型实施例的圆片式冲击分流器结构示意图。其中，1石墨圆片，2电流进入电极，3电流输出电极，4环氧玻璃布板，5电压引出电极，6电压引出电极，7电压电极板，8电压电极碗，9高频同轴插座，10导通环。

图2本实用新型实施例的冲击电流沿圆片径向分布示意图。

具体实施方式

本实用新型的实施例如图1所示。

圆片式纳秒级冲击分流器，它包括电阻盘片1和四个电极(电流进入电极2，电流输出电极3，电压引出电极5，电压引出电极6)，电阻盘片是高电导率的石墨圆片，石墨圆片与绝缘层(环氧玻璃布板4)叠合，石墨圆片中心为电流进入电极2，石墨圆片周边为电流输出电极3，在石墨圆片中心处设置电压引出极6，在石墨圆片周边处设置电压引出极5。

圆片式冲击分流器由电阻材料、绝缘层和电极三层材料叠装组成。电阻材料石墨圆片1的忖底材料采用厚1mm的环氧玻璃布板4起机械加强与固定作用。电压引出电极5为环状电极，厚度5mm，环半径40mm；电压引出电极6为环状电极，厚度5mm，环半径15mm。电压电极板8在电气上与电极6相连(通过环氧玻璃布板4中的导通环10)，电压电极碗7在电气上与电极5相连(通过环氧玻璃布板4中的导通环10)，将待测量电压连接到高频同轴插座9，完成冲击电流转换为冲击电压的测量。为了保证在高频下输出电压的响应特性，电压电极板8和电压电极碗7平行设置，保持波阻抗不变，减小波的折反射带来的测量误差。图1中的导通环10可以是连续、闭合的环，也可以是断续的环。

由图2可知，本实用新型实施例提供的冲击电流检测元件采用石墨圆片1，片直径为100mm，厚度0.2mm。当冲击电流从电流进入电极2进入圆片时，沿径向流向电流输出电极3。由于石墨圆片在结构上对称，且厚度小，电流在石墨圆片上呈径向均匀分布，使电流检测元件为纯电阻特性。