测量金属密实物质前界面的阶跃信号电探针测试电路制造技术

本发明专利技术涉及光电瞬态测试技术领域，提供一种测量金属密实物质前界面的阶跃信号电探针测试电路，包括电探针和阶跃信号形成电路，阶跃信号形成电路包括电压源、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第三电阻，第一电阻的一端与电压源连接，第二电阻的一端与电探针连接，第二电阻的另一端、第一电容的一端、第二电容的一端与第一电阻的另一端连接，第一电容的另一端、第二电容的另一端与第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端均接地。本发明专利技术提出的技术方案具有长时间恒压放电能力，具备深入微喷射物质层并响应金属样品密实物质界面的测试能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电瞬态测试
，特别涉及一种测量金属密实物质前界面的阶跃信号电探针测试电路。
技术介绍
目前，脉冲信号电探针测试电路是测试金属样品表面随时间运动的过程、研究冲击动力学特性及校验数值模拟程序的重要手段，图1和图2为金属样品表面状态示意图，其中图1为微喷、基体两层结构示意图，图2为微喷、微层裂、基体三层结构示意图。在脉冲信号电探针测试电路应用时，如果冲击波到达金属表面并发生反射，可能会导致金属表面发生物质喷射、破碎、熔化等现象。由于上述原因，当脉冲信号电探针测试电路用于这类实验的金属样品密实物质界面到达时间测量时，受到微喷射物质干扰，脉冲信号电探针测试电路会出现多种“不正常”放电现象，导致无法获取准确的时间信息。
技术实现思路
【要解决的技术问题】本专利技术的目的是提供一种测量金属密实物质前界面的阶跃信号电探针测试电路，以解决在测量金属样品密实物质界面到达时间时，目前的脉冲信号电探针测试电路无法获取准确时间信息的问题。【技术方案】本专利技术是通过以下技术方案实现的。本专利技术涉及一种测量金属密实物质前界面的阶跃信号电探针测试电路，包括电探针和阶跃信号形成电路，所述阶跃信号形成电路包括电压源、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第三电阻，所述第一电阻的一端与电压源连接，所述第二电阻的一端与电探针连接，所述第二电阻的另一端、第一电容的一端、第二电容的一端与第一电阻的另一端连接，所述第一电容的另一端、第二电容的另一端与第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端接地。作为另一种优选的实施方式，所述第一电容的电容值大于第二电容的电容值。作为一种优选的实施方式，所述第一电容的电容值C按照下式进行计算：上式中，T恒压为预设的第一电容的恒压时间，RRP为第二电阻的阻值，RRS为第三电阻的阻值，RRX为被测物质的电阻值，ΔVC1/VC1始为恒压时间内的第一电容的电压变化需求值，其中ΔVC1为恒压时间内第一电容电压的变化值，VC1始为恒压时间内第一电容电压的初始值。作为另一种优选的实施方式，恒压时间内的第一电容的电压变化需求值和/或第二电容的电压变化需求值小于等于1％。作为另一种优选的实施方式，所述第二电阻的阻值和第三电阻的阻值均为50Ω。下面对本专利技术进行详细说明。本专利技术对脉冲信号电探针测试电路的信号形成电路改进，通过设计一种阶跃信号形成电路，进而得到了一种阶跃信号电探针测试电路。首先，为了使电探针能够克服微喷射物质的影响，提出采用恒压源代替传统脉冲信号形成电路中小电容的改进方案，并提出大小电容并联的设计方案。具体地，阶跃信号形成电路包括电压源、第一电阻、第一电容、第二电容、第二电阻和第三电阻，其中与电压源连接的第一电阻为限流电阻，第一电容为大电容，第一电容用于保证充足的电荷容量，第二电容为小电容，第二电容用于保证放电回路良好的高频特性，第一电容与第二电容相互并联形成恒压源，本专利技术中，第一电容的电容值的计算原理为：分析发现电探针“不正常”放电时间一般为亚微秒时间，为保证一定裕量，选取第一电容所需的恒压时间为T恒压，在恒压时间内该电容的电压变化需求ΔVC1/VC1始在1％以内，根据以下公式：则可计算出第一电容的电容值C，上式中，T恒压为满足爆轰测试时间条件下预设的第一电容所需的恒压时间，可以将其设置为2μs，作为一种优选的方案，式中，第二电阻的阻值和第三电阻的阻值取50Ω，另外，本专利技术中，第二电容的电容值的选取与传统脉冲信号电探针电路取值方法相同，按照经验值，一般将第二电容的电容值取为510pF。根据阶跃信号的原理可知，上述阶跃信号电探针测试电路具有长时间放电能力，同时可以保证在测试时间内电探针的放电电压恒定，另外，大小电容并联的设计方案也可以保证电路具有良好的高频特性。【有益效果】本专利技术提出的技术方案具有以下有益效果：(1)本专利技术电路具有长时间放电能力，具备深入微喷射物质层并响应金属样品密实物质界面的测试能力。(2)在测试时间内电探针的放电电压恒定，从而可从电探针放电电压信号的幅值变化观察被测物质的电阻变化，具有识别微喷射物质和密实物质的能力。(3)放电回路具有良好的高频特性，可及时响应爆轰加载下高速飞片撞击过程，具有传统电探针的测试能力。附图说明图1为金属表面状态示意图。图2为金属表面状态示意图。图3为爆轰加载锡金属样品实验装置的原理图。图4为本专利技术实施例提供的阶跃信号电探针测试电路的原理图。图5为本专利技术实施例提供的阶跃信号电探针测试电路中的阶跃信号形成电路的原理图。图6为本专利技术实施例中理想放电时阶跃信号电探针和脉冲信号电探针信号数据对比图。图7为本专利技术实施例中多次放电时阶跃信号电探针和脉冲信号电探针信号数据对比图。图8为本专利技术实施例中电信号阶梯上升时阶跃信号电探针和脉冲信号电探针信号数据对比图。图9为本专利技术实施例中高速微喷射物质导通时的阶跃信号电探针和脉冲信号电探针信号数据对比图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的具体实施方式进行清楚、完整的描述。实施例本实施例开展爆轰实验，使锡金属样品发生微喷射现象，同时采用本专利技术提出的阶跃信号电探针测试电路和传统使用的脉冲信号电探针测试电路对金属表面状态进行测试，对比分析两类电探针系统的响应特性，其中，图3为开展爆轰实验的爆轰加载锡金属样品实验装置的原理图，如图3所示，该实验装置包括雷管、高能炸药、锡金属样品和电探针，该电探针为阶跃信号电探针测试电路的一部分，具体地，锡金属样品表面粗糙度为0.8μm，锡金属样品尺寸为Φ25mm×4mm，高能炸药型号为JOB-9003，尺寸为Φ25mm×30mm，需要对比的脉冲信号电探针测试电路的电探针和阶跃信号电探针测试电路的电探针具有同样的界面高度和同样的距离中心半径。图4为本专利技术实施例阶提供的跃信号电探针测试电路的原理图，如图4所示，该测试电路包括被测试的金属样品、电探针、阶跃信号形成电路和示波器，其中金属样品为锡金属样品，锡金属样品等效电阻为RX，电探针与阶跃信号形成电路连接，示波器与阶跃信号形成电路连接，示波器用于实验结果观察，图5为本专利技术实施例提供的阶跃信号电探针测试电路中的阶跃信号形成电路的原理图，如图5所示，该阶跃信号形成电路包括电压源E、电阻RE、电阻Rp、电容C1、电容C2、电阻R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量金属密实物质前界面的阶跃信号电探针测试电路，其特征在于包括电探针和阶跃信号形成电路，所述阶跃信号形成电路包括电压源(E)、第一电阻(RE)、第二电阻(Rp)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电阻(Rs)，所述第一电阻(RE)的一端与电压源(E)连接，所述第二电阻(Rp)的一端与电探针连接，所述第二电阻(Rp)的另一端、第一电容(C1)的一端、第二电容(C2)的一端与第一电阻(RE)的另一端连接，所述第一电容(C1)的另一端、第二电容(C2)的另一端与第三电阻(Rs)的一端连接，所述第三电阻(Rs)的另一端接地。

【技术特征摘要】
1.一种测量金属密实物质前界面的阶跃信号电探针测试电路，其特征在于
包括电探针和阶跃信号形成电路，所述阶跃信号形成电路包括电压源(E)、第
一电阻(RE)、第二电阻(Rp)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电阻(Rs)，
所述第一电阻(RE)的一端与电压源(E)连接，所述第二电阻(Rp)的一端与
电探针连接，所述第二电阻(Rp)的另一端、第一电容(C1)的一端、第二电
容(C2)的一端与第一电阻(RE)的另一端连接，所述第一电容(C1)的另一
端、第二电容(C2)的另一端与第三电阻(Rs)的一端连接，所述第三电阻(Rs)
的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的测量金属密实物质前界面的阶跃信号电探针测试
电路，所述第一电容(C1)的电容值大于第二电容(C2)的电容值。
3.根据权利要求2所述的测量金属密实物...

【专利技术属性】
技术研发人员：文雪峰，王晓燕，王健，蒲国红，李英，温上捷，张宇红，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院流体物理研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51