[发明专利]基于脉冲电流源用于快脉冲测量探头的标定装置及方法

说明书

本发明提供一种基于脉冲电流源用于快脉冲测量探头的标定装置及方法，对脉冲测量探头的灵敏度和频率响应进行定标，该装置对脉冲功率装置的稳定和安全运行具有非常重要的意义。该标定装置包括依次连接的初级脉冲源、脉冲形成线、脉冲形成主开关、脉冲传输线、标定腔室和匹配负载；匹配负载包括高压电阻、低压电阻以及由内向外同轴依次设置的匹配负载内环、匹配负载中间环、匹配负载外环；高压电阻设置在匹配负载内环、匹配负载中间环之间，且分别与匹配负载内环、匹配负载中间环电连接，低压电阻设置在匹配负载中间环、匹配负载外环之间，且分别与匹配负载中间环、匹配负载外环电连接，匹配负载外环接地，匹配负载内环与脉冲传输线电连接。

技术领域

本发明涉及脉冲功率技术领域，具体涉及一种基于脉冲电流源用于快脉冲测量探头的标定装置及方法。

背景技术

利用脉冲功率装置产生强流脉冲电子束、脉冲硬X和γ射线等模拟不同空间环境下的辐射环境，是辐射效应研究的基本手段之一。在脉冲功率装置中，装置上的各种测量探头是用于监测分析装置是否安全和稳定运行的关键部件，如果这些测量探头的测量结果欠准确，或者不可靠，将极大地掩盖装置可能出现的故障，甚至引起装置运行失败，造成辐射环境难以达到研究要求。

脉冲电流测量探头是脉冲功率装置中最常用的测量探头之一，普遍采用的是Rogowski线圈和小电阻分流器等。对脉冲电流测量探头进行标定具有非常重要的意义，标定主要从两个方面进行考虑，其一为幅值标定，其二为响应标定。幅值标定主要对探头的灵敏度进行标定，即给出探头测量到的电流大小与待测电流大小的比值；响应标定主要对探头的频率特性进行标定，即考核探头的高频响应和低频响应能力。

目前，由于缺乏不确定度可溯源性的脉冲电流标定平台，众多脉冲功率装置中的脉冲电流测量探头都不能给出可信度较高的测量结果及其不确定度。

发明内容

本发明提供一种基于脉冲电流源用于快脉冲测量探头的标定装置及方法，对脉冲测量探头的灵敏度和频率响应进行标定，该装置对脉冲功率装置的稳定和安全运行具有非常重要的意义。

本发明的技术方案是：

一种基于脉冲电流源用于快脉冲测量探头的标定装置，包括依次连接的初级脉冲源、脉冲形成线、脉冲形成主开关、脉冲传输线、标定腔室和匹配负载；所述匹配负载包括多个高压电阻、多个低压电阻以及由内向外同轴依次设置的匹配负载内环、匹配负载中间环、匹配负载外环；多个高压电阻设置在匹配负载内环、匹配负载中间环之间，且分别与匹配负载内环、匹配负载中间环电连接，多个低压电阻设置在匹配负载中间环、匹配负载外环之间，且分别与匹配负载中间环、匹配负载外环电连接，所述匹配负载外环接地，所述匹配负载内环与脉冲传输线电连接。

进一步地，所述脉冲形成线包括脉冲形成线内筒、脉冲形成线外筒、密封连接件和密封板；所述脉冲形成线外筒同轴设置在脉冲形成线内筒的外部，且其筒壁上设置有进液口、出液口和放气口；所述脉冲形成线内筒的筒壁上设置通孔；所述密封连接件设置在脉冲形成线内筒的两侧，用于与初级脉冲源、脉冲形成主开关电连接；所述密封板设置在脉冲形成线内筒、脉冲形成线外筒的两侧，将脉冲形成线外筒密封；

所述脉冲传输线与脉冲形成线结构相同，所述脉冲传输线的密封连接件与脉冲形成主开关、标定腔室电连接。

进一步地，所述脉冲形成主开关包括绝缘外壳、开关上电极和开关下电极，所述绝缘外壳为套筒状结构，所述开关上电极为平球头电极，所述开关下电极为圆球头电极，所述开关上电极和开关下电极分别设置在绝缘外壳的两端。

进一步地，所述开关上电极的电极边缘倒角为R2.5mm，所述开关下电极的球头半径为7.5mm，所述开关上电极和开关下电极之间的间隙为1～7mm，且材质为黄铜，所述绝缘外壳的材料为有机玻璃，绝缘外壳内的工作气体介质为氮气。

进一步地，所述初级脉冲源由脉冲电容器、气体火花开关和充电电感串联组成，充电电感为螺线管结构。