[发明专利]一种可实现多次开关动作的金属丝阵开关

摘要

本发明公开了一种可实现多次开关动作的金属丝阵开关，包括第一连接端、填充气体、外壳、第二连接端、N个金属丝阵和N+1个接丝金属片。N个金属丝阵和N+1个接丝金属片均置在外壳内，N+1个接丝金属片间隔设置，相邻的两个接丝金属片之间设有金属丝阵，外壳两端中心开有通孔，第一连接端一端伸入外壳一端的通孔与位于端部的接丝金属片连接，另一端与外电路连接；第二连接端一端伸入外壳另一端的通孔与位于端部的接丝金属片连接，另一端与外电路连接；在外壳内填充有填充气体。本发明结构紧凑、重量轻、尺寸小，可在数微秒时间内实现多次开关动作，且开关动作时间可控，并具有陡化电流电压脉冲前沿的作用，可应用于脉冲发生系统中产生多脉冲输出。

主权项

1.一种可实现多次开关动作的金属丝阵开关，其特征在于：包括第一连接端(1)、填充气体(3)、外壳(5)、第二连接端(6)、N个金属丝阵(2)和N+1个接丝金属片(4)，N≥1；其中N个金属丝阵(2)和N+1个接丝金属片(4)均置在外壳(5)内，N+1个接丝金属片(4)间隔设置，相邻的两个接丝金属片(4)之间设有金属丝阵(2)，接丝金属片(4)和金属丝阵(2)连接，外壳(5)两端中心开有通孔，第一连接端(1)一端伸入外壳(5)一端的通孔与位于端部的接丝金属片(4)连接，另一端与外电路连接；第二连接端(6)一端伸入外壳(5)另一端的通孔与位于端部的接丝金属片(4)连接，另一端与外电路连接；在外壳(5)内填充有填充气体(3)；所述金属丝阵(2)包括若干条并联的金属丝，若干金属丝以外壳(5)的中心轴线为中心、平行于外壳(5)的中心轴线呈环形均匀分布，同一个金属丝阵(2)内的金属丝长度相同，不同金属丝阵(2)内的金属丝数量和长度各不相同，通过设计金属丝的数量和长度有效控制各次开关动作时间；上述金属丝的数量和长度与各次开关动作时间的计算方法如下：根据金属丝电爆炸的电阻率—比作用量模型和能量守恒定律，可推导得到以下方程组：式中g为比作用量，j为电流密度，I为电流大小，n为金属丝根数，L为金属丝长度，d为金属丝直径，ρ为电阻率，ρ0为金属丝固态初始电阻率，ρ1为金属丝熔化点电阻率，ρ2为金属丝液态初始电阻率，ρ3为金属丝汽化点电阻率，g1为金属丝熔化点比作用量，g2为金属丝汽化点比作用量；当金属丝阵开关的金属丝材料选定时，金属丝的ρ0、ρ1、ρ2、ρ3、g1和g2参数均可查询材料参数得到；当已知金属丝阵开关的工作电路时，电路中的电流大小I可根据电路特性分析得到；考虑电流在金属丝表面存在趋肤效应，选取金属丝直径小于0.2毫米；根据所需金属丝阵开关时间t，利用方程组(1)确定设计所需的金属丝根数n和长度L，即可实现对各次开关动作时间的有效控制。