[发明专利]一种多脉冲连续输出的瞬态感应试验系统

说明书

本发明涉及可模拟自然界雷电的高电压、大电流现象的瞬态浪涌发生器，特别是一种多脉冲连续输出的瞬态感应试验系统，其特征是：至少包括发生器主回路与控制回路，发生器主回路包括：单次脉冲发生器和快速充电单元，其中，单次脉冲发生器包括：第二高压直流电源、储能模块、放电模块、调波模块、极性切换模块。它可用于飞机及军用装备的雷电瞬态感应效应试验系统。

技术领域

本发明涉及可模拟自然界雷电的高电压、大电流现象的瞬态浪涌发生器，特别是一种多脉冲连续输出的瞬态感应试验系统，可用于飞机及军用装备的雷电瞬态感应效应试验系统。

背景技术

飞机及军用装备在强对流天气执行任务时，容易遭受到雷击。一般将雷电效应分为直接效应和间接效应两个部分。直接效应主要针对装备外部可以直接遭受到雷击的结构部件，会导致机身材料溶蚀、击穿，造成结构损坏甚至引起装备解体。间接效应是直接雷电大电流冲击装备外部时，在装备表面产生的瞬变脉冲电流在内部线缆束和设备端口感应出的瞬态浪涌信号，造成电子系统功能异常或装备失控。

随着科技的发展，一方面高强度复合材料因其结构性能优良、重量轻等特点、已经逐步在替代金属材料应用于飞机、航天器、火箭弹的制作。另一方面高集成度、智能化的电子系统的应用，提高了装备智能化程度、简化了装备的控制操作程序。但是遭受雷击时，由于复合材料的导电和屏蔽性能差，雷电流流过表面会形成较高的结构IR电压、和在内部导线上会感应出较高的电流，而高集成度、高灵敏度的电子芯片更容易受到干扰，导致功能异常，甚至发生失控事故。因此，进行装备遭受雷电间接效应的试验研究，对于装备安全具有重要意义。

自然界的雷电现象是雷雨云之间或在云地之间形成，根据放电环境和放电电流通道可将雷电分为云地负闪、云地正闪和云间闪电三种类型。

云地负闪：

一般云地负闪发生的概率为云地闪的80％以上，典型的对地负闪波形如图1、表1所示，一般由1-11个脉冲组成，平均值为3个，最多可到26个，总的持续时间在20ms到1s之间，平均值为0.2s，回击间的时间间隔一般约60ms，首次回击的上升时间大约为2μs，衰减时间为40μs，峰值可达100kA，后续回击的幅值低，但其上升的速度反而会更快。

云地正闪

云地正闪发生频率较云地负闪低，约占10％左右，主要发生在高山或者高塔等特殊环境，通常只有一个回击，云团内的能量一次泄放完成，具有电流峰值高、电荷转移量大等特点，如图2、表2所示，最大峰值可能会达到250kA以上，传递电荷量达到350C以上，但波形上升率低于对地负闪

云内闪电

云内闪电目前研究相对较少，美国和法国的一些研究机构利用飞机上安装的相关仪器进行了云内闪电的研究，主要是由云团内电荷的重新分配产生。如图3所示，一般幅值较小，只有20-30kA，但频次较高，脉冲的上升率较大。

一般雷电发生器缺点：

一般一台设备仅能输出一种波形，或者仅输出几种相似波形，无法实现脉冲宽度从100ns(波形3)-500us(波形5)的跨度。

一般发生器采用长时充电，短时放电模式，充一次电少则5-10s，长则一分钟以上，无法实现1.5s内输出24个波形的多次回击试验以及输出频率达到1-10kHz的脉冲群波形。

发明内容

本发明目的在于提供一种脉冲宽度输出跨度大，波形输出时间短的一种多脉冲连续输出的瞬态感应试验系统。

本发明的目的是这样实现的，一种多脉冲连续输出的瞬态感应试验系统，其特征是：至少包括发生器主回路与控制回路，发生器主回路包括：单次脉冲发生器和快速充电单元，其中，单次脉冲发生器包括：第二高压直流电源、储能模块、放电模块、调波模块、极性切换模块；

快速充电单元至少包括：第一高压直流电源、储能单元、充电开关；