場(chǎng)敏感型電磁脈沖防護(hù)材料性能測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種場(chǎng)敏感型電磁脈沖防護(hù)材料性能測(cè)試系統(tǒng)，包括高頻噪聲模擬器、測(cè)試裝置、衰減器和示波器，所述高頻噪聲模擬器信號(hào)輸出端通過(guò)同軸電纜連接測(cè)試裝置信號(hào)輸入端口，所述測(cè)試裝置信號(hào)輸出端口連接衰減器，衰減器信號(hào)輸出端連接示波器信號(hào)端；使用高頻噪聲模擬器作為信號(hào)源，測(cè)試裝置的信號(hào)輸出端口連接衰減器，經(jīng)過(guò)衰減的信號(hào)通過(guò)示波器顯示，高頻噪聲模擬器作為信號(hào)住入源，為測(cè)試系統(tǒng)提供方波信號(hào)輸入；由于輸出方波的電壓值達(dá)到上千伏，示波器的電壓承受范圍僅有幾十伏，因此在測(cè)試裝置和示波器之間需要連接相應(yīng)參數(shù)的衰減器，最后，由示波器顯示輸出波形，通過(guò)觀察示波器的波形來(lái)確定被測(cè)材料的響應(yīng)時(shí)間以及電阻率。
【專利說(shuō)明】
場(chǎng)敏感型電磁脈沖防護(hù)材料性能測(cè)試系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電磁兼容實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種場(chǎng)敏感型電磁脈沖防護(hù)材料性能測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]理想的場(chǎng)敏感型環(huán)境自適應(yīng)電磁防護(hù)材料在平時(shí)低場(chǎng)強(qiáng)情況下為絕緣材料，對(duì)電磁波沒有屏蔽作用，當(dāng)受到外部強(qiáng)電磁脈沖干擾或攻擊的時(shí)候，即外部電磁場(chǎng)突然顯著增加且超過(guò)某臨界場(chǎng)強(qiáng)的時(shí)候，由于材料特有的電化學(xué)和能量結(jié)構(gòu)特征，能夠感知外部電磁環(huán)境的變化并能快速調(diào)節(jié)其電磁性能，可以在微納秒時(shí)間內(nèi)即刻發(fā)生絕緣/導(dǎo)電相變現(xiàn)象，電導(dǎo)率可以提升12?15數(shù)量級(jí)，使平時(shí)為絕緣體的材料迅速變?yōu)楦邔?dǎo)電的類金屬材料，對(duì)外來(lái)電磁波產(chǎn)生高反射和屏蔽，將強(qiáng)電磁脈沖能量阻擋在防護(hù)殼體之外，當(dāng)外部干擾和攻擊強(qiáng)場(chǎng)消失以后，材料恢復(fù)到原始狀態(tài);而基于這種工作機(jī)理研制的電磁防護(hù)材料能不能在微納秒的時(shí)間內(nèi)發(fā)生相變，不進(jìn)行相應(yīng)測(cè)試是無(wú)法獲知的，而這類電磁防護(hù)材料本身屬于新材料，如何測(cè)試其在強(qiáng)電磁脈沖下的絕緣體/導(dǎo)體相變響應(yīng)時(shí)間和電阻率還未有相關(guān)報(bào)道。
[0003]現(xiàn)有的材料電磁測(cè)試方法中的自由空間法、諧振法、同軸傳輸/反射法可以用來(lái)測(cè)試材料的介電常數(shù)、磁導(dǎo)率，但這些方法都屬于材料的靜態(tài)測(cè)試方法，無(wú)法測(cè)量電磁防護(hù)材料的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間；而目前對(duì)于響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量主要用于半導(dǎo)體器件，比如:瞬態(tài)抑制二極管，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，被測(cè)半導(dǎo)體器件可以通過(guò)焊接或直接插入相應(yīng)測(cè)試管腳固定在測(cè)試夾具上，而由于電磁防護(hù)材料本身的特殊性質(zhì)，無(wú)法進(jìn)行焊接或插入等操作；四探針?lè)ㄖ豢梢杂脕?lái)測(cè)試半導(dǎo)體材料的電阻率，其測(cè)試電壓很低，無(wú)法滿足強(qiáng)場(chǎng)下場(chǎng)敏感型電磁防護(hù)材料的電阻率測(cè)試，因此，急需研制一種可以用來(lái)測(cè)試在強(qiáng)電磁脈沖下場(chǎng)敏感型電磁防護(hù)材料響應(yīng)時(shí)間和電阻率的測(cè)試系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種場(chǎng)敏感型電磁脈沖防護(hù)材料性能測(cè)試系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法測(cè)試場(chǎng)敏感型電磁防護(hù)材料響應(yīng)時(shí)間、電阻率的問(wèn)題。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種場(chǎng)敏感型電磁脈沖防護(hù)材料性能測(cè)試系統(tǒng)，包括高頻噪聲模擬器、測(cè)試裝置、衰減器和示波器，所述高頻噪聲模擬器信號(hào)輸出端通過(guò)同軸電纜連接測(cè)試裝置信號(hào)輸入端口，所述測(cè)試裝置信號(hào)輸出端口連接衰減器，衰減器信號(hào)輸出端連接示波器信號(hào)端;所述測(cè)試裝置包括屏蔽殼體、高頻電路板、地線、第一鍍銀銅板、第二鍍銀銅板、微帶信號(hào)線、信號(hào)輸入端口和信號(hào)輸出端口，所述高頻電路板豎向安裝在屏蔽殼體內(nèi)，高頻電路板上部過(guò)孔安裝地線，高頻電路板正面下方安裝微帶信號(hào)線，微帶信號(hào)線兩端連接位于屏蔽殼體兩側(cè)的信號(hào)輸入端口和信號(hào)輸出端口，所述微帶信號(hào)線、地線和高頻電路板背面覆銅，高頻電路板背面與屏蔽殼體電氣連接、且高頻電路板、地線和屏蔽殼體等電位，第一鍍銀銅板垂直焊接在微帶信號(hào)線中部，所述第二鍍銀銅板焊接在地線上，第一鍍銀銅板和第二鍍銀銅板呈上下布置，第一鍍銀銅板和第二鍍銀銅板形成固定待測(cè)材料的空間，第一鍍銀銅板和第二鍍銀銅板的相對(duì)面積與相對(duì)距離的比值為20:1—10:1。
[0006]所述第一鍍銀銅板和第二鍍銀銅板結(jié)構(gòu)相同，均包括上部鍍銀銅板和下部鍍銀銅板，上部鍍銀銅板和下部鍍銀銅板借助于螺釘安裝，所述第一鍍銀銅板的下部鍍銀銅板與微帶信號(hào)線焊接，第一鍍銀銅板的上部鍍銀銅板借助于螺釘安裝在下部鍍銀銅板正上方，所述第二鍍銀銅板的結(jié)構(gòu)與第一鍍銀銅板的結(jié)構(gòu)呈上下對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
[0007]所述第一鍍銀銅板與信號(hào)輸入端口之間的距離為微帶信號(hào)線長(zhǎng)度的2/3，所述第二鍍銀銅板與信號(hào)輸入端之間的水平距離等于地線長(zhǎng)度的2/3。
[0008]所述微帶信號(hào)線的長(zhǎng)為103.3mm，寬為2.74mm，所述微帶信號(hào)線、信號(hào)輸入端口的特性阻抗為50 Ω。
[0009]所述屏蔽殼體為鋁質(zhì)殼體。
[0010]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:通過(guò)在測(cè)試裝置的屏蔽殼體內(nèi)安裝高頻電路板和地線，使得高頻電路板、地線和屏蔽殼體等電位，測(cè)試裝置的第一鍍銀銅板和第二鍍銀銅板平行設(shè)置，外部設(shè)備施加電壓后能夠提供均勻的場(chǎng)強(qiáng)，通過(guò)調(diào)整第一鍍銀銅板和第二鍍銀銅板之間的距離調(diào)整被測(cè)材料所處場(chǎng)強(qiáng)的大小，使用高頻噪聲模擬器提供方波信號(hào)，示波器作為顯示裝置，方便測(cè)試，與現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、測(cè)試結(jié)果重復(fù)性好和穩(wěn)定度高的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的原理框圖；
圖2是測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的使用流程圖；
其中:1、屏蔽殼體;2、微帶信號(hào)線;3、地線;4、信號(hào)輸入端口；5、信號(hào)輸出端口；6、第一鍍銀銅板;7、第二鍍銀銅板;8、高頻電路板。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0013]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明公開了一種場(chǎng)敏感型電磁脈沖防護(hù)材料性能測(cè)試系統(tǒng)，包括高頻噪聲模擬器、測(cè)試裝置、衰減器和示波器，所述高頻噪聲模擬器信號(hào)輸出端通過(guò)同軸電纜連接測(cè)試裝置信號(hào)輸入端口，所述測(cè)試裝置信號(hào)輸出端口連接衰減器，衰減器信號(hào)輸出端連接示波器信號(hào)端。
[0015]所述測(cè)試裝置(參見附圖2)包括屏蔽殼體1、高頻電路板8、地線3、第一鍍銀銅板6、第二鍍銀銅板7、微帶信號(hào)線2、信號(hào)輸入端口 4和信號(hào)輸出端口 5，所述高頻電路板8豎向安裝在屏蔽殼體I內(nèi)，高頻電路板8上部過(guò)孔安裝地線3，高頻電路板8正面下方安裝微帶信號(hào)線2，微帶信號(hào)線2兩端連接位于屏蔽殼體I兩側(cè)的信號(hào)輸入端口 4和信號(hào)輸出端口 5，所述微帶信號(hào)線2、地線3和高頻電路板8背面覆銅，高頻電路板8背面與屏蔽殼體I電氣連接、且高頻電路板8、地線3和屏蔽殼體I等電位，第一鍍銀銅板6垂直焊接在微帶信號(hào)線2中部，所述第二鍍銀銅板7焊接在地線3上，第一鍍銀銅板6和第二鍍銀銅板7呈上下布置，第一鍍銀銅板6和第二鍍銀銅板7形成固定待測(cè)材料的空間。
[0016]通過(guò)仿真試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，兩塊鍍銀銅塊之間的場(chǎng)強(qiáng)越靠近下方，場(chǎng)強(qiáng)越大，越容易使得被測(cè)材料發(fā)生相變，另外，由于被測(cè)材料具有一定的寬度和厚度，想要使兩塊鍍銀銅塊能夠更好的固定被測(cè)材料，就需要鍍銀銅塊具有一定的高度和寬度，因此，兼顧這兩方面的因素，將第一鍍銀銅板6和第二鍍銀銅板7的相對(duì)面積與相對(duì)距離的比值為20:1—10:1;所述第一鍍銀銅板6和第二鍍銀銅板7結(jié)構(gòu)相同，均包括上部鍍銀銅板和下部鍍銀銅板，上部鍍銀銅板和下部鍍銀銅板借助于螺釘安裝，所述第一鍍銀銅板6的下部鍍銀銅板與微帶信號(hào)線2焊接，第一鍍銀銅板6的上部鍍銀銅板借助于螺釘安裝在下部鍍銀銅板正上方，所述第二鍍銀銅板7的結(jié)構(gòu)與第一鍍銀銅板6的結(jié)構(gòu)呈上下對(duì)稱結(jié)構(gòu);所述第一鍍銀銅板6與信號(hào)輸入端口 4之間的距離為微帶信號(hào)線2長(zhǎng)度的2/3，所述第二鍍銀銅板7與信號(hào)輸入端之間的水平距離等于地線3長(zhǎng)度的2/3;所述微帶信號(hào)線2的長(zhǎng)為103.3mm，寬為2.74mm，所述微帶信號(hào)線2、信號(hào)輸入端口4的特性阻抗為50Ω ;所述屏蔽殼體I為鋁質(zhì)殼體。
[0017]由于被測(cè)材料為場(chǎng)敏感型電磁防護(hù)材料，這種材料在平常情況下是絕緣狀態(tài)，在強(qiáng)電磁脈沖下會(huì)發(fā)生相變，變成類金屬材料，這樣就需要使被測(cè)材料在很高的場(chǎng)強(qiáng)下進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)而要求電路板基材、輸入端口和輸出端口能夠承受高電壓，電路板采用聚四氟乙烯，厚度Imm，輸入端口和輸出端口采用的是能夠承受高壓的N型接頭。
[0018]本發(fā)明在使用過(guò)程中，使用高頻噪聲模擬器作為信號(hào)源，高頻噪聲模擬器通過(guò)同軸電纜連接測(cè)試裝置的信號(hào)輸入端口，測(cè)試裝置的信號(hào)輸出端口連接衰減器，經(jīng)過(guò)衰減的信號(hào)通過(guò)示波器顯示，高頻噪聲模擬器作為信號(hào)輸入源，為測(cè)試系統(tǒng)提供方波信號(hào)輸入;同軸電纜連接高頻噪聲模擬器的輸出端和測(cè)試裝置的信號(hào)輸入端口，如果兩者的端口類型不一致，還需添加相應(yīng)的轉(zhuǎn)接頭，由于輸出方波的電壓值達(dá)到上千伏，示波器的電壓承受范圍僅有幾十伏，因此在測(cè)試裝置和示波器之間需要連接相應(yīng)參數(shù)的衰減器，最后，由示波器顯示輸出波形，通過(guò)觀察示波器的波形來(lái)確定被測(cè)材料的響應(yīng)時(shí)間以及電阻率。
[0019]在進(jìn)行測(cè)試前，需要先進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，判斷測(cè)試裝置本身對(duì)測(cè)試結(jié)果是否產(chǎn)生影響，判斷的方法是:在測(cè)試裝置不帶測(cè)試材料的情況下，給測(cè)試裝置的信號(hào)輸入端口輸入一個(gè)方波信號(hào)，如果測(cè)試裝置具有良好的阻抗匹配以及耐高壓特性，那么通過(guò)測(cè)試裝置信號(hào)輸出端口在示波器上顯示的輸出信號(hào)應(yīng)該與原輸入方波完全一致，這也證明該測(cè)試裝置不會(huì)影響到被測(cè)材料特性的測(cè)試。通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，輸入波形和輸出波形的幅值、脈沖寬度、上升沿均一致。
[0020]使用流程請(qǐng)參見附圖3，將測(cè)試材料固定在測(cè)試裝置的兩組鍍銀銅塊之間，使被測(cè)材料保證良好的電氣連接，調(diào)節(jié)高頻噪聲模擬器的輸出電壓和脈沖寬度，為測(cè)試裝置提供輸入波形，使被測(cè)材料處在一個(gè)均勻場(chǎng)強(qiáng)下，通過(guò)示波器觀察輸出波形，如果輸出波形和原輸入波形一致，那就是被測(cè)材料還處于絕緣狀態(tài)，被測(cè)材料在測(cè)試電路中未其作用，然后逐步調(diào)高輸入波形的電壓，進(jìn)而提高被測(cè)材料所處的場(chǎng)強(qiáng)，如果輸出波形發(fā)生了變化，就說(shuō)明被測(cè)材料由原來(lái)的ΜΩ級(jí)在很短的時(shí)間內(nèi)下降到百Ω級(jí)，通過(guò)觀察輸出波形電壓幅值的變化可以估算出被測(cè)材料的電阻率，通過(guò)觀察輸出波形發(fā)現(xiàn)的突變來(lái)計(jì)算其響應(yīng)時(shí)間，發(fā)生變化的場(chǎng)強(qiáng)就是能夠使被測(cè)材料發(fā)生相變的場(chǎng)強(qiáng)閾值，對(duì)于場(chǎng)強(qiáng)的調(diào)整，主要是通過(guò)調(diào)整輸入波形的電壓實(shí)現(xiàn)的，電壓調(diào)整采用逼近法進(jìn)行調(diào)整，比如起始升壓步距為500V，當(dāng)被測(cè)材料發(fā)生相變時(shí)，輸入電壓下降500V，再一次采用逼近法進(jìn)行調(diào)整，第二次調(diào)整步距縮小，可以選用10V的步距，重復(fù)上述步驟確定使被測(cè)材料發(fā)生相變的場(chǎng)強(qiáng)閾值。
[0021]通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，所述測(cè)試裝置對(duì)被測(cè)材料的性能有一定的要求，如果被測(cè)材料達(dá)不到這個(gè)要求就無(wú)法進(jìn)行測(cè)試，這是因?yàn)闇y(cè)試裝置中的微帶信號(hào)線、輸入端口、輸出端口、示波器輸入阻抗均為50 Ω，當(dāng)被測(cè)材料在強(qiáng)場(chǎng)下發(fā)生了相變，使其從絕緣材料突變?yōu)轭惤饘俨牧?，突變后類金屬材料的等效電阻如果能夠達(dá)到IkQ以下，微納秒級(jí)的響應(yīng)時(shí)間，所述測(cè)試裝置就可以對(duì)被測(cè)材料進(jìn)行測(cè)試。
[0022]總之，本發(fā)明通過(guò)在測(cè)試裝置的屏蔽殼體內(nèi)安裝高頻電路板和地線，使得高頻電路板、地線和屏蔽殼體等電位，第一鍍銀銅板和第二鍍銀銅板平行設(shè)置，外部設(shè)備施加電壓后能夠提供均勻的場(chǎng)強(qiáng)，通過(guò)調(diào)整第一鍍銀銅板和第二鍍銀銅板之間的距離調(diào)整被測(cè)材料所處場(chǎng)強(qiáng)的大小，使用高頻噪聲模擬器提供方波信號(hào)，示波器作為顯示裝置，方便測(cè)試，與現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、測(cè)試結(jié)果重復(fù)性好和穩(wěn)定度高的優(yōu)點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種場(chǎng)敏感型電磁脈沖防護(hù)材料性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:包括高頻噪聲模擬器、測(cè)試裝置、衰減器和示波器，所述高頻噪聲模擬器信號(hào)輸出端通過(guò)同軸電纜連接測(cè)試裝置信號(hào)輸入端口，所述測(cè)試裝置信號(hào)輸出端口連接衰減器，衰減器信號(hào)輸出端連接示波器信號(hào)端;所述測(cè)試裝置包括屏蔽殼體(I)、高頻電路板(8)、地線(3)、第一鍍銀銅板(6)、第二鍍銀銅板(7)、微帶信號(hào)線(2)、信號(hào)輸入端口(4)和信號(hào)輸出端口(5)，所述高頻電路板(8)豎向安裝在屏蔽殼體(I)內(nèi)，高頻電路板(8)上部過(guò)孔安裝地線(3)，高頻電路板(8)正面下方安裝微帶信號(hào)線(2)，微帶信號(hào)線(2)兩端連接位于屏蔽殼體(I)兩側(cè)的信號(hào)輸入端口(4)和信號(hào)輸出端口(5)，所述微帶信號(hào)線(2)、地線(3)和高頻電路板(8)背面覆銅，高頻電路板(8)背面與屏蔽殼體(I)電氣連接、且高頻電路板(8)、地線(3)和屏蔽殼體(I)等電位，第一鍍銀銅板(6)垂直焊接在微帶信號(hào)線(2)中部，所述第二鍍銀銅板(7)焊接在地線(3)上，第一鍍銀銅板(6)和第二鍍銀銅板(7)呈上下布置，第一鍍銀銅板(6)和第二鍍銀銅板(7)形成固定待測(cè)材料的空間，第一鍍銀銅板(6)和第二鍍銀銅板(7)的相對(duì)面積與相對(duì)距離的比值為 20:1—10:1。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)敏感型電磁脈沖防護(hù)材料性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述第一鍍銀銅板(6)和第二鍍銀銅板(7)結(jié)構(gòu)相同，均包括上部鍍銀銅板和下部鍍銀銅板，上部鍍銀銅板和下部鍍銀銅板借助于螺釘安裝，所述第一鍍銀銅板(6)的下部鍍銀銅板與微帶信號(hào)線(2)焊接，第一鍍銀銅板(6)的上部鍍銀銅板借助于螺釘安裝在下部鍍銀銅板正上方，所述第二鍍銀銅板(7)的結(jié)構(gòu)與第一鍍銀銅板(6)的結(jié)構(gòu)呈上下對(duì)稱結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的場(chǎng)敏感型電磁脈沖防護(hù)材料性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述第一鍍銀銅板(6)與信號(hào)輸入端口(4)之間的距離為微帶信號(hào)線(2)長(zhǎng)度的2/3，所述第二鍍銀銅板(7)與信號(hào)輸入端之間的水平距離等于地線(3)長(zhǎng)度的2/3。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的場(chǎng)敏感型電磁脈沖防護(hù)材料性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述微帶信號(hào)線(2)的長(zhǎng)為103.3mm，寬為2.74mm，所述微帶信號(hào)線(2)、信號(hào)輸入端口(4)的特性阻抗為50 Ω。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的場(chǎng)敏感型電磁脈沖防護(hù)材料性能測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于:所述屏蔽殼體(I)為鋁質(zhì)殼體。
【文檔編號(hào)】G01N27/00GK105842293SQ201610332464
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月18日
【發(fā)明人】趙敏, 王赟, 王慶國(guó), 王妍, 曲兆明, 成偉, 張希軍, 范麗思, 百麗云
【申請(qǐng)人】中國(guó)人民解放軍軍械工程學(xué)院