同軸型無源阻容積分器的製作方法

2024-02-03 09:44:15 1

專利名稱：同軸型無源阻容積分器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種能夠實現脈衝信號積分運算的同軸型無源阻容積分器，與微分探頭配合使用，應用於高電壓大電流快脈衝的測量。
背景技術：
在脈衝高電壓大電流測量中，微分探頭(微分型電容分壓器、D-dot探頭、微分型 羅氏線圈以及B-dot探頭等)得到了廣泛的使用。此類探頭輸出電壓(或電流)對時間的 微分信號。在測量中，需要使用積分器對探頭輸出的微分信號進行積分，才能得到電壓或電 流信號。對於測量脈寬在Ins 100μ s範圍內的脈衝信號，由於阻容積分器的輸出衰減較 小，因此通常不使用信號放大電路，不需要使用電源系統，所以被稱為無源阻容積分器。在《電工學》等書中有積分器的介紹，但分析的是理想電路，沒有給出製作方法，也 沒有分析器件的雜散參數對積分運算的結果。目前，公知的無源阻容積分器構造是使用電 阻和制式電容焊接而成的。由於電容的引腳和連接結構造成雜散電感串聯到電容迴路中， 造成積分器在測量ns量級的信號(或者被測量信號的頻譜中包含有這類頻率成分)時出 現波形畸變，導致無法獲取正確的被測信號。例如在潘洋等人的《納秒脈衝電容分壓器測 量系統分析及波形重建》(高電壓技術2005年31卷第2期)中，給出了由於積分器等器件 存在高頻響應的問題，而使用數字(軟體)方法復原測試信號。
發明內容為了克服現有的無源阻容積分器測量快信號時出現波形畸變的問題，本實用新型 提供一種同軸型無源阻容積分器。該積分器減小了積分器電容迴路中的雜散電感，拓展了 積分器的頻率響應上限，適用於ns量級信號的測量。本實用新型的同軸型無源阻容積分器，其特點是，所述積分器的外殼為圓筒形，輸 入電纜座和輸出電纜座分別位於圓筒形積分器外殼的兩端。輸入連接杆連接在輸入電纜座 的芯線上，匹配電阻的一端焊接在輸入連接杆上，另一端焊接在積分器的外殼的後蓋上。積 分電阻位於外殼的中心線上，積分電阻的一端與輸入連接杆連接，另一端與壓接板的輸入 端連接。在外殼腔內設置有壓接板的中心線上還依次設置有第一導電彈墊、薄片圓環結構 的積分電容、第二導電彈墊，在外殼的內端面與壓接板、第一導電彈墊、積分電容、第二導電 彈墊之間還設置有絕緣套筒；通過壓緊第一導電彈墊和第二導電彈墊實現積分電容與壓接 板以及外殼內端面的電連接；壓接板的輸出端從積分電容中心的孔穿過，插接到輸出連接 杆的中心孔中；輸出電纜座的芯線與輸出連接杆相連接。所述的絕緣套筒、壓接板、第一導電彈墊、積分電容、第二導電彈墊、輸入電纜座、 輸出電纜座均為同軸心設置。所述的第一導電彈墊和第二導電彈墊均為表面套有銅編制網的橡膠密封圈。本實用新型的同軸型無源阻容積分器，由於電阻、電容的布局採用同軸結構，結構 電感較小；而且壓接結構省去了電容的焊接引腳，因此電容迴路的雜散電感也較小，從而在測量ns量級的信號時避免了波形過衝和振蕩等問題。本實用新型的同軸型無源阻容積分器提高了積分器的頻率響應上限，克服了測量 ns量級的信號時出現過衝和振蕩等波形畸變的問題，可應用於高電壓大電流快脈衝的測量。

圖1是本實用新型的縱剖面結構圖。圖2是圖1的I眺剖視圖。圖3是圖1的II眺I剖視圖。圖4是圖1中的壓接板的主視圖和側視圖。圖中，1.輸入電纜座2.外殼3.輸入連接杆4.絕緣套筒5.第一導電彈墊6.第二 導電彈墊7.輸出電纜座8.輸出連接杆9.積分電容10.壓接板11.積分電阻12.匹配電 阻13.後蓋。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。實施例圖1是本實用新型的縱剖面結構圖。圖2是圖1的I眺剖視圖。圖中，積分電阻11位於外殼2的中心線上；匹配電阻 12的一端焊接在輸入連接杆3上，一端焊接在後蓋13上。圖3是圖1的II眺I剖視圖。圖中，壓接板10的輸出端插入輸出連接杆8的孔 中，絕緣套筒4放置在外殼2內端面與積分電容9、第一導電彈墊5、第二導電彈墊6之間。圖4a為壓接板10的主視圖，圖4b為壓接板10的側視圖。圖1 圖4中，本實用新型的同軸型無源阻容積分器的外殼2為圓筒形，輸入電纜 座1和輸出電纜座7分別位於圓筒形積分器外殼的兩端。輸入連接杆3連接在輸入電纜座 1的芯線上；匹配電阻12的一端焊接在輸入連接杆3上，另一端焊接在積分器的外殼2的後 蓋13上，本實施例中，焊接在輸入連接杆3上的匹配電阻為四個。積分電阻11位於外殼2 的中心線上，積分電阻11的一端與輸入連接杆3連接，另一端與壓接板10的輸入端連接。 在外殼2腔內設置有壓接板10的中心線上還依次設置有第一導電彈墊5、薄片圓環結構的 積分電容9、第二導電彈墊6，在外殼2的內端面與壓接板10、第一導電彈墊5、積分電容9、 第二導電彈墊6之間還設置有絕緣套筒4。第一導電彈墊5和第二導電彈墊6為表面套有 銅編制網的橡膠密封圈。通過壓緊第一導電彈墊5和第二導電彈墊6實現積分電容9與壓 接板10以及外殼2內端面的電連接。壓接板10的輸出端從積分電容9中心的孔穿過，插 接到輸出連接杆8的中心孔中；輸出電纜座7的芯線與輸出連接杆8相連接。所述的絕緣套筒4、壓接板10、第一導電彈墊5、積分電容9、第二導電彈墊6、輸入 電纜座1、輸出電纜座7均為同軸心設置。本實用新型中使用輸入連接杆3、輸出連接杆8、壓接板10和導電彈墊實現主要部 件的電連接；使用絕緣套筒4實現積分電容9及第一導電彈墊5、第二導電彈墊6與外殼2 絕緣。本實用新型的主要特點是將積分電容9設置為薄片圓環結構，並採用在橡膠密封圈外套一層金屬銅編制網製成導電彈墊，通過壓緊第一導電彈墊5、第二導電彈墊6實現積分 電容9的電連接。本實用新型的主要安裝過程是，輸入電纜座1用螺釘固定在後蓋13上。輸入連接 杆3焊接在輸入電纜座1的芯線上；積分電阻11和四隻匹配電阻12的一端也焊接在輸入 連接杆3上；積分電阻11的另一端與壓接板10焊接在一起；匹配電阻12的另一端焊接在 後蓋13上。為實現與信號傳輸電纜的匹配，匹配電阻12的阻值為200 Ω，4隻並聯時阻值 等於50 Ω ；積分電阻11的取值在IkQ 50k Ω之間，具體數值由測量要求的RC值決定。壓接板10的輸出端從積分電容9中心的孔穿過，插接到輸出連接杆 8的中心孔 中。圓筒形絕緣套筒4放置在外殼2內端面與積分電容9及導電彈墊之間，為了方便壓接 板10的導入，絕緣套筒4的一端內壁設置為斜面。輸出電纜座7的芯線與輸出連接杆8焊 接，並用螺釘固定在外殼2的外端面上。將安裝好輸出電纜座6的外殼2開口向上放置，依 次放入絕緣套筒4、第一導電彈墊5和積分電容9，再放入第二導電彈墊6，將焊接好積分電 阻11、匹配電阻12和壓接板10及後蓋12緩慢推入外殼2中，讓壓接板10的插針插入輸 出連接杆8的孔中，用螺釘緊固後蓋12，讓導電彈墊5適當形變，使積分電容9與壓接板10 及外殼2的內端面電連接良好。
權利要求一種同軸型無源阻容積分器，其特徵在於，所述積分器的外殼(2)為圓筒形，輸入電纜座(1)和輸出電纜座(7)分別位於圓筒形積分器外殼的兩端；輸入連接杆(3)連接在輸入電纜座(1)的芯線上；匹配電阻(12)的一端焊接在輸入連接杆(3)上，另一端焊接在積分器的外殼(2)的後蓋(13)上；積分電阻(11)位於外殼(2)的中心線上，積分電阻(11)的一端與輸入連接杆(3)連接，另一端與壓接板(10)的輸入端連接；在外殼(2)腔內設置有壓接板(10)的中心線上還依次設置有第一導電彈墊(5)、薄片圓環結構的積分電容(9)、第二導電彈墊(6)，在外殼(2)的內端面與壓接板(10)、第一導電彈墊(5)、積分電容(9)、第二導電彈墊(6)之間還設置有絕緣套筒(4)；通過壓緊第一導電彈墊(5)和第二導電彈墊(6)實現積分電容(9)與壓接板(10)以及外殼(2)內端面的電連接；壓接板(10)的輸出端從積分電容(9)中心的孔穿過，插接到輸出連接杆(8)的中心孔中；輸出電纜座(7)的芯線與輸出連接杆(8)相連接。
2.根據權利要求1所述的同軸型無源阻容積分器，其特徵在於，所述的絕緣套筒(4)、 壓接板(10)、第一導電彈墊(5)、積分電容(9)、第二導電彈墊(6)、輸入電纜座(1)、輸出電 纜座(7)均為同軸心設置。
3.根據權利要求1所述的同軸型無源阻容積分器，其特徵在於，所述的第一導電彈墊 (5)和第二導電彈墊(6)為表面套有銅編制網的橡膠密封圈。
專利摘要本實用新型提供了一種同軸型無源阻容積分器。所述積分器外殼為圓筒形，積分電阻位於外殼的中心線上，積分電阻的一端與輸入電纜座連接，另一端與壓接板焊接。積分電容為特製的薄片圓環結構，通過壓緊電容兩端的導電彈墊實現積分電容與壓接板以及外殼內端面的電連接；壓接板的輸出端從積分電容中心的孔穿過，與輸出電纜座連接。由於採用同軸結構，而且省去了電容的焊接引腳，因此雜散電感小，提高了積分器的頻率響應上限，適用於ns量級高電壓大電流快脈衝的測量。
文檔編號G01R15/00GK201576036SQ201020300079
公開日2010年9月8日 申請日期2010年1月5日 優先權日2010年1月5日
發明者仇旭, 衛兵, 顧元朝 申請人:中國工程物理研究院流體物理研究所