[发明专利]基于聚对二甲苯薄膜与带电颗粒的放电检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于聚对二甲苯薄膜与带电颗粒的放电检测系统及方法。本发明基于薄膜沉积技术实现在复杂、封闭、微小型电气电子系统内部、电气电子系统表面嵌入式沉积聚对二甲苯薄膜；微米级聚对二甲苯薄膜与电气电子系统共形，实现电气电子系统内部大面积、全方位、无死角覆盖；基于聚对二甲苯薄膜极性技术，结合带电颗粒的静电作用，实现对整个电气电子系统的放电检测与对系统内电气电子系统的放电精准定位，以及放电关键参数的计算；本发明提高了放电检测技术的通用性，解决了现有放电检测技术无法实现的复杂、封闭、微型系统内部放电的检测和准确定位；提高了放电检测技术的有效性和精度；提高了放电检测技术抗系统内部环境干扰的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及放电定位与检测技术，具体涉及一种基于聚对二甲苯薄膜与带电颗粒之间静电作用的电气电子系统内部放电事件检测系统及方法。

背景技术

国防工业中的电气电子系统在复杂电磁环境下面临着诸如引雷放电、介质静电电荷积累放电和瞬时高压脉冲放电等放电现象的威胁。一旦系统中薄弱部件出现放电事件，瞬间的大电流脉冲会导致整个电气电子系统的失效。放电发生事件的检测技术，是获取放电的发生位置、放电电压、持续时间、放电能量等放电参数的关键手段，对于分析放电原因、查明放电发生位置、完善放电防护等方面极其重要。

随着微电子技术的发展，电气电子系统快速向微型化、嵌入式方向转变。放电成为复杂电气电子系统发生故障的重要因素。因此从上世纪70年代末开始，各国学者针对放电检测技术的深入研究。

目前检测放电有以下几种方法：电磁辐射法、磁链/磁带法、电流监测仪法、分流电阻器法、声探测法、光探测法、静电感应法等。

电磁辐射法是利用天线探测放电引起的电磁辐射；链/磁带法原理是基于由线路中冲击电流产生的磁场所引起的磁性金属上的磁化强度变化；电流监测法的原理类似于磁链，是由预先记录好的磁带组成，这些磁带会被放电电流部分擦除；并联电阻器法是测量雷电电流在并联电阻器上产生的比例电压；声探测法则是使用超声传感器来拾取放电信号；光探测法是利用放电的光效应也可以对放电事件进行有效的探测，其主要探测紫外线；对于没有声光效应的微弱放电，可以使用静电探针探测带电体的静电极性的注入电荷发生变化。

目前现有的放电检测技术仅适用于开放环境的单一元器件的检测，多数为器件非工作状态下检测，因此无法适用于嵌入式、系统级的工作状态下的检测，此外，现有技术中严重依赖贵重仪器设备。比如，电磁辐射法虽可以利用天线远距离接收因电气电子系统放电产生强烈的电磁辐射，但无法准确定位复杂嵌入式系统内部的放电发生；磁链/磁带法同样因空间分辨率差，无法实现系统内部的精准定位；电流监测仪与并联电阻器法装置复杂，无法安装在复杂微小型、嵌入式电气电子系统内部，所需的检测电流会影响电气电子系统正常运行，且成本较高不适合大规模普及；声探测法受封闭环境下的回音串扰问题，尚无法在封闭电气电子系统中使用；光探测法虽能实现精准定位，但由于镜头限制其探测范围，无法针对整个电气电子系统实施检测；静电感应探测也能定位放极性的注入电荷置，但在电气电子系统工作时环境的和系统内部的复杂电磁环境会极大干扰其探测精度。

综上，现有放电检测技术无法有效检测复杂电气电子系统内部放电的原因可以总结为以下几点：

(1)无法兼容宏观系统级放电检测与微观器件级放电定位；

(2)无法嵌入式安装于复杂封闭电气电子系统内部；

(3)易受电气电子系统工作环境干扰或干扰电气电子系统正常工作。

因此，本专利为在复杂封闭电气电子系统内部实现大面积、全覆盖、精确快捷地定位与检测放电的一种嵌入式检测系统及方法，它与现有放电检测技术的差异集中体现于“系统级与器件级放电定位检测兼容”、“嵌入式安装”和“无干扰”。而本发明也是依赖聚对二甲苯薄膜极性技术和聚对二甲苯薄膜与带电颗粒之间的静电作用实现上述目标。

发明内容