环氧树脂复合材料在雷电流作用下电压与电流的采集装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种环氧树脂复合材料在雷电流作用下电压与电流的采集装置，包括雷电流发生装置、分压器、分流器、信号采集与控制单元和环氧树脂复合材料夹具，雷电流发生装置包括充电单元、可调式脉冲电容器组、多接入端子型调波电阻、调波电感和三电极气体火花开关，充电单元包括隔离变压器、升压变压器、倍压整流电路和限流电阻；多接入端子型调波电阻、调波电感、分压器、信号采集与控制单元依次串联形成第三回路；通过光电隔离使电流与计算机控制单元实现隔离，保证了测量过程中的安全性，同时保证了测量过程中的准确性。可调式脉冲电容器组和多接入端子型调波电阻相配合，可以模拟自然界常见的多种雷电流波形。

【技术实现步骤摘要】
环氧树脂复合材料在雷电流作用下电压与电流的采集装置
本专利技术涉及雷电流作用下电压电流采集
，尤其涉及一种环氧树脂复合材料在雷电流作用下电压与电流的采集装置，具体涉及到环氧树脂复合材料在雷电流峰值达到数十kA以上雷电流的采集装置与采集方法。
技术介绍
雷电已成为信息化技术中的一大公害，雷电流特征参数的测量对于雷电研究和雷电防护有着十分重要的意义。传统的雷电流采集装置采用单通道的设计，运行时工作在采集状态，若未产生有效的触发信号，则不断地将采集到的数据丢弃，当雷击发生时，产生的雷电流信号会触发采集装置的存储系统，此时便将雷电流信号记录下来。然而雷电流采集装置通常工作于环境干扰较为严重的区域，装置会因为外界的干扰造成误触发，且装置无法区分采集到的信号是雷电流信号还是外部的噪声信号，只能将其全部存储下来，不仅浪费存储资源，而且还可能因为这些错误的记录致使真正的雷电流信号被遗漏。环氧树脂复合材料具有比强度和比刚度优良、耐腐蚀性能高、比重轻等优点。经过多年的发展，复合材料从最初应用于飞机的非承力构件逐步发展到应用于次承力和主承力的构件上。新一代的波音787和空客350中复合材料用量已达到50％以上，直升飞机的复合材料用量已经超过70％，复合材料在航空航天领域具有越来越重要的地位。环氧树脂复合材料的导热性和导电性相较于金属材料较差，雷击复合材料时由于电弧烧蚀、气体冲击和焦耳热的作用，使复合材料中环氧树脂热解，对飞机的飞行安全带来严重威胁。雷击过程中，放电回路产生的雷电流达到数十kA以上，复合材料承受的电压也达到了数十kV，安全且准确的测量雷击时的电流值和电压值具有重要的科研和工程价值。因此，有必要提供一种环氧树脂复合材料在雷电流作用下电压与电流采集装置，实现了光电隔离，可以使电流与计算机控制单元实现隔离，有效的保证了测量过程中的安全性，同时使用光纤传输有效的保证了测量过程中的准确性的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种环氧树脂复合材料在雷电流作用下电压与电流采集装置，一种环氧树脂复合材料在雷电流作用下电压与电流采集装置，通过光电隔离可以使电流与计算机控制单元实现隔离，有效的保证了测量过程中的安全性，同时使用光纤传输有效的保证了测量过程中的准确性的问题。本专利技术通过可调式脉冲电容器组和多接入端子型调波电阻相配合，可以模拟自然界常见的多种雷电流波形。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：该环氧树脂复合材料在雷电流作用下电压与电流采集装置，包括雷电流发生装置、分压器、分流器、信号采集与控制单元和环氧树脂复合材料夹具，所述雷电流发生装置包括充电单元、可调式脉冲电容器组、多接入端子型调波电阻、调波电感和三电极气体火花开关，所述充电单元、多接入端子型调波电阻、调波电感、三电极气体火花开关与环氧树脂复合材料夹具依次串联形成第一回路，所述可调式脉冲电容器组、分流器、信号采集与控制单元依次串联形成第二回路，所述多接入端子型调波电阻、调波电感、分压器、信号采集与控制单元依次串联形成第三回路。其中第二回路和第三回路分别采集流过第三回路的电流和电压，得到电流信号和电压信号并传输至信号采集与控制单元，即分压器与分流器分别采集流过环氧树脂复合材料试品的电流与环氧树脂复合材料试品两端的电压，得到电流信号和电压信号传输至信号采集与控制单元。作为本专利技术的优选技术方案，所述充电单元包括隔离变压器、升压变压器、倍压整流电路和限流电阻。作为本专利技术的优选技术方案，所述的可调式脉冲电容器组通过开关可以改变接入电路的等效电容值。作为本专利技术的优选技术方案，多接入端子型调波电阻共有4个输出端口，通过连接不同的输出端口可以改变调波电阻的电阻值。作为本专利技术的优选技术方案，所述信号采集与控制单元包括数据采集卡、光电转换Receiver模块、光电转换Sender模块和计算机控制单元，所述数据采集卡的一端与电压信号和电流信号相连，另一端通过光纤依次连接所述光电转换Receiver模块、光电转换Sender模块和计算机控制单元。采用上述技术方案，将分压器与分流器的输出信号传递到数据采集卡中，光电转换Receiver模块将数据采集卡中的数字信号转变为光信号，光电转换Sender模块将光纤中的光信号转变为数字信号再传入计算机控制单元中；计算机控制单元中的采集软件处理由光电转换Sender模块发出的数字信号并转换成电压波形与电流波形。这样的光电隔离可以使电流与计算机控制单元实现隔离，有效的保证了测量过程中的安全性。作为本专利技术的优选技术方案，所述环氧树脂复合材料夹具包括环氧树脂支架、接地铜片和放电电极，所述放电电极和所述接地铜片均设置在所述环氧树脂支架上且所述放电电极与所述接地铜片垂直分隔设置，所述接地铜片的靠近所述放电电极的一侧放置有环氧树脂复合材料试品。作为本专利技术的优选技术方案，所述环氧树脂复合材料夹具的低压端接地，所述可调式脉冲电容器组的一端与所述倍压整流电路相连接，且另一端与所述分流器的一端相连接，所述分流器的另一端接地；所述分压器的一端连接在所述调波电感与三电极气体火花开关之间，所述分压器的另一端接地；所述分压器与所述分流器的输出端均与所述信号采集与控制单元一端相连接，且所述信号采集与控制单元另一端连接在可调式脉冲电容器组与倍压整流电路之间。作为本专利技术的优选技术方案，所述的隔离变压器一端与电网相连接，且另一端与升压变压器低压侧相连接；所述的升压变压器的高压侧一端与限流电阻一端相连接，且另一端接地；所述的倍压整流电路一端与限流电阻另一端相连接，另一端与多接入端子型调波电阻相连接。作为本专利技术的优选技术方案，所述的环氧树脂复合材料在雷电流作用下电压与电流采集装置，其特征在于，所述的多接入端子型调波电阻共有4个输出端口，通过连接不同的输出端口可以改变多接入端子型调波电阻的电阻值。作为本专利技术的优选技术方案，所述数据采集卡与所述光电转换Receiver模块之间和所述光电转换Receiver模块与所述光电转换Sender模块之间均通过光纤相连接，所述光电转换Sender模块与所述计算机控制单元之间通过数据传输线相连接。采用光纤连接数据采集卡光纤具有传输频带宽、传输损耗低和中继距离长的优点，有效的保证了测量过程中的准确性的问题。作为本专利技术的优选技术方案，所述环氧树脂支架包括立架、底座和横支架，所述底座的两侧与所述立架垂直相连，所述横支架的两端与所述立架垂直相连且与所述底座平行，所述接地铜片放置在所述底座上，所述环氧树脂复合材料试品放置在所述接地铜片上；所述放电电极连接在所述横支架上且垂直于所述横支架和所述底座，所述底座和所述接地铜片在与所述放电电极相对应的位置处设有通孔。作为本专利技术的优选技术方案，所述放电电极通过紧固螺母固定在所述横支架上。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：通过光电隔离可以使电流与计算机控制单元实现隔离，有效的保证了测量过程中的安全性；光纤具有传输频带宽、传输损耗低和中继距离长的优点，有效的保证了测量过程中的准确性的问题。可调式脉冲电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环氧树脂复合材料在雷电流作用下电压与电流采集装置，其特征在于，包括雷电流发生装置、分压器、分流器、信号采集与控制单元和环氧树脂复合材料夹具，所述雷电流发生装置包括充电单元、可调式脉冲电容器组、多接入端子型调波电阻、调波电感和三电极气体火花开关，所述充电单元、多接入端子型调波电阻、调波电感、三电极气体火花开关与环氧树脂复合材料夹具依次串联形成第一回路，所述可调式脉冲电容器组器组、分流器、信号采集与控制单元依次串联形成第二回路，所述多接入端子型调波电阻、调波电感、分压器、信号采集与控制单元依次串联形成第三回路。/n

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂复合材料在雷电流作用下电压与电流采集装置，其特征在于，包括雷电流发生装置、分压器、分流器、信号采集与控制单元和环氧树脂复合材料夹具，所述雷电流发生装置包括充电单元、可调式脉冲电容器组、多接入端子型调波电阻、调波电感和三电极气体火花开关，所述充电单元、多接入端子型调波电阻、调波电感、三电极气体火花开关与环氧树脂复合材料夹具依次串联形成第一回路，所述可调式脉冲电容器组器组、分流器、信号采集与控制单元依次串联形成第二回路，所述多接入端子型调波电阻、调波电感、分压器、信号采集与控制单元依次串联形成第三回路。


2.根据权利要求1所述的环氧树脂复合材料在雷电流作用下电压与电流采集装置，其特征在于，所述的充电单元包括隔离变压器、升压变压器、倍压整流电路和限流电阻。


3.根据权利要求1所述的环氧树脂复合材料在雷电流作用下电压与电流采集装置，其特征在于，所述的可调式脉冲电容器组通过开关可以改变接入电路的等效电容值。


4.根据权利要求1所述的环氧树脂复合材料在雷电流作用下电压与电流采集装置，其特征在于，所述的多接入端子型调波电阻包括导电端子、导电主杆、铜线圈、环氧树脂封壳和输出端口。


5.根据权利要求1所述的环氧树脂复合材料在雷电流作用下电压与电流采集装置，其特征在于，所述信号采集与控制单元包括数据采集卡、光电转换Receiver模块、光电转换Sender模块和计算机控制单元，所述数据采集卡的一端与电压信号和电流信号相连，另一端依次连接所述光电转换Receiver模块、光电转换Sender模块和计算机控制单元。


6.根据权利要求1所述的环氧树脂复合材料在雷电流作用下电压与电流采集装置，其特征在于，所述环氧树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜斌，赵玉顺，时宇，杨克荣，张松，陶加贵，刘屿，
申请(专利权)人：合肥工业大学，国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34