一种同轴型传导干扰防护器件性能测试夹具制造技术

本实用新型专利技术属于电磁脉冲注入技术领域，本实用新型专利技术是为了克服现有高空电磁脉冲测试夹具的不足，提供了一种同轴型传导干扰防护器件性能测试夹具，旨在实现防护器件在工作状态下进行脉冲注入测试。本实用新型专利技术将供电端口和注入端口设计为同轴型结构，相比以往双线结构引入的电感，理想情况下引入的电感量为零，极大减小了传输线引入的电感对脉冲注入信号产生畸变，波形前沿和脉宽畸变率均小于0.3dB，能够实现防护器件在正常工作环境下的脉冲注入测试。

A clamp for performance test of coaxial conduction interference protection device

The utility model belongs to the technical field of electromagnetic pulse injection. The utility model aims to overcome the shortcomings of the existing High-Altitude Electromagnetic Pulse Test fixture, and provides a coaxial conductive interference protection device performance test fixture, aiming at realizing the pulse injection test of the protection device under the working state. The utility model designs the power supply port and injection port as coaxial structure. Compared with the inductance introduced by the double-wire structure in the past, the inductance introduced in the ideal case is zero, which greatly reduces the distortion of the pulse injection signal caused by the inductance introduced by the transmission line. The waveform front and the pulse width distortion rate are less than 0.3dB, so that the protector can be realized. The pulse injection test under normal working conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种同轴型传导干扰防护器件性能测试夹具
本技术属于电磁脉冲注入
，涉及一种传导干扰防护器件性能测试夹具，可应用于高空电磁脉冲(HEMP)效应试验。
技术介绍
长期以来，高空核爆电磁脉冲及其工程防护技术一直受到各国的普遍关注，IEC(InternationalElectrotechnical)的通讯委员会(TC-77)将其列为民用电子设备、电子系统和装置需要加以防护的高功率电磁环境。1996年出版的IEC61000-2-9与美国1999年8月发布的国家军用标准MIL-STD-461E都将HEMP波形峰值规定为前沿为2.5±0.5ns、半峰宽(FWHM)为23±5ns。1998年出版的IEC61000-2-10发布的标准将HEMP传导波形规定为前沿/脉宽为10/100ns，埋地电缆为25/500ns。随着各国对高空电磁脉冲对各种电子电气设备造成损伤的重视，研究HEMP效应与防护技术成为了该领域的热点，也对HEMP试验平台、测量系统和测试夹具提出了更高的要求。现有参照国际标准IEC61000-4-24设计的测试夹具如图1所示，非保护端小室A5内设置有防护器件芯线A7和圆柱形防护器件隔板(固定在屏蔽隔板A1上)，在防护器件芯线A7与防护器件隔板之间接入防护器件A6，通过同轴接口A3直接注入脉冲信号，实现对防护器件A6的考核试验。该夹具的缺点是仅能开展器件在实验室环境下的测试，无法开展器件在实际工作电压环境下的测试，若利用其开展高空电磁脉冲测试，对于如电源线或者其它带电型设备的气体放电管、压敏电阻等电压型防护器件的防护性能测试，测试结果与实际偏差较大。
技术实现思路
为了克服现有高空电磁脉冲测试夹具的不足，本技术提供了一种同轴型传导干扰防护器件性能测试夹具，旨在实现防护器件在工作状态下进行脉冲注入测试。本技术的技术解决方案是：一种同轴型传导干扰防护器件性能测试夹具，其特殊之处在于：包括采用良导体材料制成的外壳、设置在外壳内的耦合器、解耦器、待测防护器件固定桩和两个测量探头；外壳为中空圆柱状封闭壳体，外壳的两个端面上分别设置有负载匹配端口和待测防护器件供电端口，外壳的侧壁上、垂直于其轴线方向处设置有脉冲注入端口；负载匹配端口和待测防护器件供电端口通过第一传输导线相连；沿负载匹配端口指向待测防护器件供电端口的方向，在第一传输导线上依次设置有一个测量探头、隔离结构和解耦器；隔离结构包括屏蔽隔板和绝缘介质；屏蔽隔板为金属板，其上开设有第一中心通孔，所述第一中心通孔内设置有所述绝缘介质；所述绝缘介质的中心开设有第二中心通孔，绝缘介质和屏蔽隔板整体通过该第二中心通孔安装在第一传输导线上，屏蔽隔板的边缘与外壳内壁相连；屏蔽隔板、负载匹配端口、待测防护器件供电端口和外壳四者同轴设置；解耦器位于脉冲注入端口和待测防护器件供电端口之间；沿外壳的径向，脉冲注入端口处设置有依次连接的第二传输导线、耦合器、第三传输导线；外壳内壁上与第三传输导线相应位置处设置有待测防护器件固定桩；第三传输导线与第一传输导线相交；定义所述屏蔽隔板面对待测防护器件供电端口的端面为第一端面，在所述第一端面上设置有至少三个绝缘支架：至少一个绝缘支架与第二传输导线的下部相连，至少一个绝缘支架与第三传输导线的下部相连，至少一个绝缘支架与第三传输导线的上部相连，且保证耦合器与绝缘支架之间、待测防护器件与绝缘支架之间均具有间隙；第三传输导线上也设置有一个测量探头，且该测量探头位于第一传输导线、待测防护器件固定桩、屏蔽隔板和解耦器之间。进一步地，耦合器采用耦合电容，解耦器采用解耦磁环。进一步地，耦合电容的电容值和解耦磁环的初始导磁率根据需要注入的脉冲确定。进一步地，对于前沿/脉宽为10/100ns的高空电磁脉冲，耦合电容的电容值取3uF，解耦磁环的初始磁导率为1000的铁氧体磁环。进一步地，测量探头采用2877型罗氏线圈，其3dB带宽为300Hz～200MHz，可测上升沿2ns的脉冲信号。本技术的有益效果：1.本技术将供电端口和注入端口设计为同轴型结构，相比以往双线结构引入的电感，理想情况下引入的电感量为零，极大减小了传输线引入的电感对脉冲注入信号产生畸变，波形前沿和脉宽畸变率均小于0.3dB，能够实现防护器件在正常工作环境下的脉冲注入测试。另外，同轴型结构还使得供电端口能够与注入端口形成端口匹配，减小了端口反射。2.本技术耦合器采用耦合电容，对于脉冲源的脉冲呈现低阻抗，而对于工作供电电源呈现高阻抗；另外，解耦器采用磁导率高的解耦磁环，对于脉冲源的脉冲呈现高阻抗，而对于工作供电电源呈现低阻抗，这样就保证了脉冲注入的同时避免脉冲源与工作供电电源之间的互相干扰。3.本技术设计测量探头时考虑到以下三点：一是测量探头的插入损耗越小，则对被测信号的扰动越小；二是测量探头应有足够的带宽和响应速度；三是防护后的信号应与防护前的信号进行空间电磁场屏蔽，避免二次干扰。因此，本技术测量探头采用2877型罗氏线圈，其3dB带宽为300Hz～200MHz，可测上升沿2ns的脉冲信号。4.本技术将待测防护器件与待测防护器件供电端口用屏蔽隔板隔开，避免腔体内耦合造成二次干扰，能够更准确地评估待测防护器件的防护性能。5.本技术采用同轴型结构，更利于解耦磁环以及测量探头的安装。6.本技术能实现防护器件在正常工作状态下的脉冲注入测试，器件供电电源为0～380V(DC-1kHz)，支持脉冲注入波形参数为0～3kV(1kHz-100MHz)，上升沿tr＝10ns～1us，特征阻抗为50Ω。7.本技术为标准的器件级脉冲注入测试夹具，便于各种器件之间的对比分析，适用于当前各类电磁脉冲信号(核电磁脉冲、雷电电磁脉冲、开关放电电磁脉冲等)测试。附图说明图1是IEC61000-4-24中推荐的测试夹具示意图；图2是本技术脉冲注入测试夹具结构示意图；图3是脉冲注入本技术测试夹具电路原理图(UT为待测防护器件)；图4是脉冲注入本技术测试夹具的S参数，其中:S12为待测防护器件供电端口11接匹配负载时，负载匹配端口10到待测防护器件端口11的正向传输系数；S13为待测防护器件供电端口11接匹配负载时,脉冲注入端口9到待测防护器件端口11的正向传输系数；S21为负载匹配端口10接匹配负载时，待测防护器件端口11到脉冲注入端口10的正向传输系数；S23为负载匹配端口10接匹配负载时，脉冲注入端口9到负载匹配端口10的正向传输系数；图5是脉冲注入本技术测试夹具端口阻抗，其中，Z1为待测防护器件供电端口11的特征阻抗、Z2为负载匹配端口10的特征阻抗、Z3为脉冲注入端口9的特征阻抗；图6是双指数脉冲波注入本技术测试夹具的实际测量效果示意图；图7是脉冲注入本技术测试夹具耦合去耦效果示意图；附图标记说明：A1-屏蔽隔板，A2-螺纹连接，A3-同轴接口，A4-保护端小室，A5-非保护端小室，A6-防护器件，A7-芯线，A8-防护器件芯线固定端，A9-防护器件隔板固定端。1-解耦器，2-测量探头，3-耦合器，4-待测防护器件，5-绝缘支架，6-绝缘介质，7-屏蔽隔板，8-外壳，9-脉冲注入端口，10-负载匹配端口，11-待测防护器件供电端口，12-第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同轴型传导干扰防护器件性能测试夹具，其特征在于：包括采用良导体材料制成的外壳(8)、设置在外壳(8)内的耦合器(3)、解耦器(1)、待测防护器件固定桩(15)和两个测量探头(2)；外壳(8)为中空圆柱状封闭壳体，外壳(8)的两个端面上分别设置有负载匹配端口(10)和待测防护器件供电端口(11)，外壳(8)的侧壁上、垂直于其轴线方向处设置有脉冲注入端口(9)；负载匹配端口(10)和待测防护器件供电端口(11)通过第一传输导线(12)相连；沿负载匹配端口(10)指向待测防护器件供电端口(11)的方向，在第一传输导线(12)上依次设置有一个测量探头(2)、隔离结构和解耦器(1)；隔离结构包括屏蔽隔板(7)和绝缘介质(6)；屏蔽隔板(7)为金属板，其上开设有第一中心通孔，所述第一中心通孔内设置有所述绝缘介质(6)；所述绝缘介质(6)的中心开设有第二中心通孔，绝缘介质(6)和屏蔽隔板(7)整体通过所述第二中心通孔安装在第一传输导线(12)上，屏蔽隔板(7)的边缘与外壳(8)内壁相连；屏蔽隔板(7)、负载匹配端口(10)、待测防护器件供电端口(11)和外壳(8)四者同轴设置；解耦器(1)位于脉冲注入端口(9)和待测防护器件供电端口(11)之间；沿外壳(8)的径向，脉冲注入端口(9)处设置有依次连接的第二传输导线(13)、耦合器(3)、第三传输导线(14)；外壳(8)内壁上与第三传输导线(14)相应位置处设置有待测防护器件固定桩(15)；第三传输导线(14)与第一传输导线(12)相交；定义所述屏蔽隔板(7)面对待测防护器件供电端口(11)的端面为第一端面，在所述第一端面上设置有至少三个绝缘支架(5)：至少一个绝缘支架(5)与第二传输导线(13)的下部相连，至少一个绝缘支架(5)与第三传输导线(14)的下部相连，至少一个绝缘支架(5)与第三传输导线(14)的上部相连，且保证耦合器(3)与绝缘支架(5)之间、待测防护器件(4)与绝缘支架(5)之间均具有间隙；第三传输导线(14)上也设置有一个测量探头(2)，且该测量探头(2)位于第一传输导线(12)、待测防护器件固定桩(15)、屏蔽隔板(7)和解耦器(1)之间。...

【技术特征摘要】
1.一种同轴型传导干扰防护器件性能测试夹具，其特征在于：包括采用良导体材料制成的外壳(8)、设置在外壳(8)内的耦合器(3)、解耦器(1)、待测防护器件固定桩(15)和两个测量探头(2)；外壳(8)为中空圆柱状封闭壳体，外壳(8)的两个端面上分别设置有负载匹配端口(10)和待测防护器件供电端口(11)，外壳(8)的侧壁上、垂直于其轴线方向处设置有脉冲注入端口(9)；负载匹配端口(10)和待测防护器件供电端口(11)通过第一传输导线(12)相连；沿负载匹配端口(10)指向待测防护器件供电端口(11)的方向，在第一传输导线(12)上依次设置有一个测量探头(2)、隔离结构和解耦器(1)；隔离结构包括屏蔽隔板(7)和绝缘介质(6)；屏蔽隔板(7)为金属板，其上开设有第一中心通孔，所述第一中心通孔内设置有所述绝缘介质(6)；所述绝缘介质(6)的中心开设有第二中心通孔，绝缘介质(6)和屏蔽隔板(7)整体通过所述第二中心通孔安装在第一传输导线(12)上，屏蔽隔板(7)的边缘与外壳(8)内壁相连；屏蔽隔板(7)、负载匹配端口(10)、待测防护器件供电端口(11)和外壳(8)四者同轴设置；解耦器(1)位于脉冲注入端口(9)和待测防护器件供电端口(11)之间；沿外壳(8)的径向，脉冲注入端口(9)处设置有依次连接的第二传输导线(13)、耦合器(3)、第三传输导线(14)；外壳(8)内壁上与第三传输导线(14)相应位置处设置有待测防护...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦锋，崔志同，吴刚，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：新型
国别省市：陕西,61