PCB平面三电极空气火花隙开关导通特性试验研究

针对平面三电极空气火花隙开关的稳定性、响应时间等动态性能问题，设计了阴极与阳极间隙为1.6,1.8,2.0,2.2,2.4 mm的5种PCB平面三电极空气火花隙开关，分别对开关的最小击穿电压、导通性能的变化规律和放电寿命进行了试验研究。试验结果表明：PCB平面三电极空气火花隙开关的最小击穿电压随着导通次数、阴极与阳极间隙的增加而增大；在高压电容器充电电压、触发端的脉冲电压一致的条件下，相同参数开关的响应时间随着导通次数的增加而增大；在其他条件不变的情况下，开关阴极与阳极间隙越大，开关的放电寿命越长。     

基于二极管电爆炸的单触发开关导通机理

采用磁控溅射、紫外光刻、化学气相沉积等微机电加工技术,制备了基于Schottky结二极管和p-n结二极管的两种单触发开关,分析了无负载时它们的放电特性,两种开关在0.22μF/1500 V、0.22μF/1200 V下达至2000 A左右的峰值电流。研究了触发电容容值、触发电压、主电压、绝缘层厚度和双二极管并联结构对导通性能的影响,发现随着触发电容容值的增加,最小触发电压逐渐降低;减小绝缘层厚度、提高触发电压和主电压,均有利于峰值电流的升高;双二极管并联作为触发元件时,峰值电流比基于单个二极管的单触发开关更高,上升时间更短。根据单触发开关的放电特性曲线,将其作用过程划分为二极管电爆炸、绝缘介质层击穿和脉冲大电流上升三个阶段,阐明了各阶段的作用机制,建立了相应的电阻模型,结果表明单触发开关的电阻可以视为常数,并且阻值在毫欧级。     

适用于常规弹药触发点火的电子开关

介绍一种适用于弹药触发点火的电子开关，该开关由电路构成，电路中有高压源，一个与高压源相连的，密封的双电极火花隙，一个与密封隙串联的微隙，一个与微隙相连的爆炸箔起爆器，和一个桥接在高压源和密封隙引线之间的储能电容。触发电路连接在高压源和发火脉冲发生器之间，并且伸出一根引线联接到上述电路中的密封隙和微隙之间。储能电容器被电压源充电至电压V，它实际上是施加在密封隙上的，发火电路发生器的脉冲激励触发电路产生高电势Vt，加上密封隙导通后叠加过来的电压V，击穿微隙，使电流通过。到达爆炸箔起爆器。     

PCB基密封并联平面触发火花隙开关的设计及性能

为了提高爆炸箔起爆系统(exploding foil initiator system,EFIs)的作用可靠性,减小系统体积、降低系统成本,采用印制电路板(printed circuit board,PCB)工艺设计了一种密封并联平面触发火花隙开关(planar triggered spark-gap switch,PTS).根据三电极的结构设计参数,采用PCB工艺批量制备了PTS,单只并联PCB-PTS的尺寸为13.5 mm(l)×7.5 mm(w)×2.5 mm(h).基于显微计算机断层扫描重建了开关的立体和断面图像,结果显示PCB工艺满足开关的加工精度需求.开展了电极间隙的静电场分布仿真以解释开关的导通过程,并且据此计算了开关的理论自击穿电压(self-breakdown voltage,USB).开关的电气性能测试表明:(1)并联PCB-PTS的USB略低于理论计算值,约为2000 V;(2)在大约50％～95％的USB范围内开关均能被可靠触发工作,并且电流上升时间稳定在约121.8 ns,峰值电流大于1500 A,满足EFIs的使用特性需求.最后,将该开关应用于爆炸箔起爆器(exploding foil initiator,EFI)进行发火实验,在0.22μF/1400 V的放电条件下,成功起爆了HNS-Ⅳ炸药.     

爆炸平面开关的设计及研究

为了进一步减小爆炸箔起爆器系统体积,并降低生产成本,设计并制备了一种爆炸平面开关,并对该爆炸平面开关的电极间隙和放电特性进行研究.结果表明:随着间隙电极的间隙距离减小,其开关的作用时间缩短;对于同一起爆电压的爆炸平面开关,随着放电电极间隙的增大,其冲击片雷管的爆发电流呈下降趋势.     

新型HAN基液体推进剂EMP-01液滴电点火特性

为探究新型硝酸羟胺(HAN)基液体推进剂EMP-01液滴点火特性,搭建了通过将液滴静置在半球形凹槽内并插入电极的液滴电点火实验平台,在液滴直径6.5 mm、电极间距0.5 mm、电压加载速率为86.31 V·s^-1的工况下,研究了EMP-01液滴的电点火燃烧特性,确定了着火延迟时间;同时,不改变液滴直径以及电极间距,研究了电压加载速率为34.20～246.37 V·s^-1时液滴着火延迟时间与燃烧过程的变化规律。结果表明,电点火燃烧中,EMP-01液滴分依次经历为加热、热分解、燃烧3个阶段,并且在热分解阶段会产生周期性的膨胀收缩。电压加载速率为34.20 V·s^-1时,EMP-01液滴无法成功点火;电压加载速率为49.49～246.37 V·s^-1时,随着电压加载速率增加,EMP-01液滴着火延迟时间不断减小,且减小速率逐渐变缓。     

圆形质量块/柔性电极MEMS万向触发开关

针对现有MEMS惯性开关各向响应不一致和闭合时间短等问题,设计了一个采用周边弹簧支撑中心圆形质量块、柔性支撑固定电极结构形式的引信用MEMS万向触发开关。仿真结果表明,开关响应时间不大于300μs。由于采用圆形质量块,开关对0°～90°不同着角的冲击都能可靠响应;由于采用柔性电极,开关的闭合时间从小于10μs延长到30μs以上。     

冲击片起爆系统中能量转换开关性能研究

对冲击片起爆试验系统的能源供给系统中使用的能量转换开关进行了选择确定,采取同定电极问隙、给场畸变开关充以不同压力的惰性气体(纯氩气、高纯氮)的方法实现了对充电电压的调节。试验表明,所选用的开关性能完全满足冲击片起爆感度试验装置起爆炸药的需要。     

综合传动装置换挡开关电磁阀多目标优化设计

综合传动装置换挡开关电磁阀的关键结构参数对换挡平顺性和机动性特性具有重要影响,采用多目标模拟退火优化算法基于多学科仿真软件AMESim,以换挡开关电磁阀的开启延迟时间、关闭延迟时间和电磁力为目标建立了多目标优化模型,对换挡开关电磁阀的主要结构参数开展多目标优化设计.结果表明:开启延迟时间由2 ms降低到1.7 ms;关闭延迟时间由1.9 ms降低到1.56 ms;电磁力由28 N提高到36 N.     

AU1100用三路开关型稳压器的设计

嵌入式微处理器AU1100用三路开关型稳压器以LT1940、LTC3404为核心.LT1940由7～25VDC输入产生3.3V和5V电压,分别为串口等外设和USB主机口等供电.3.3V作为另路输出电压接LTC3404主电源引脚,产生1.8V电压为嵌入式内核供电.电感器、输入输出电容等外围电子元件经计算后按需求选择.     

高压开关管冲击耐压装置的研制

开关管冲击耐压装置由高压脉冲产生器、击穿检测器、触发器,及自动控制器、DC/AC变换器等构成.产生器产生的振荡脉冲波升压后由倍压整流滤波获得直流高压,调节直流电源得到各直流高压输出值.自动控制器控制开关管直流高压通/断时间.击穿检测器检测开关管在直流高压冲击-耐压过程中的工作状态.触发器检测开关管和击穿检测器性能,确保不误检、漏检高压击穿.     

烟火隔离开关的设计

为控制小尺寸下烟火隔离开关多对端子的开合,设计了一种十字交叉结构整体注塑中间体与底座端子对配合的开关体,解决跷板结构开关尺寸大、接触面积小的问题,并采用钝感电起爆器作为动力装置实现端子间的开合控制。通过选用0.2mm厚的铍青铜带镀金制作接触簧片与镀金的端子压合,有效控制界面电阻,使开关闭合端子电阻控制在0.25m?内,实现了端子对耐大电流冲击的性能。经试验验证,本开关具有尺寸小、转换时间短、端子电阻小、耐大电流冲击性强、性能稳定等特点,为同类产品的设计提供了一定参考。     

基于薄/厚识别开关的引信自适应延期方法

针对引信采用固定延期起爆方式的攻坚弹的炸点难以适应不同厚薄目标的问题,提出了基于薄厚目标识别开关的攻坚引信自适应延期方法,该方法利用薄厚目标识别开关对薄厚目标的反应不同给出两种不同的信号,延期起爆时间调整电路据此给出两种不同延期时间。仿真表明:基于薄厚目标识别开关的攻坚引信自适应延期方法对厚度200 mm以下,400 mm以上的混凝土目标能够进行自适应起爆控制。     

高压开关及其对冲击片雷管起爆电流的影响

通过将冲击片雷管（ｓｌａｐｐｅｒｄｅｔｏｎａｔｏｒ）起爆电路表示成为ＬＲＣ电路，对高压开关的电阻、电感的变化规律及其对起爆电流的影响进行了研究。从幅值、时延两方面考虑开关的闭合特性，讨论了几种不同特性的开关对电流的影响。分析结果表明：应保证开关具有低阻值、短时延的阻性闭合特性和低感值、长时延的感性闭合特性以减少高压开关对电路电流起爆的影响，从而保证冲击片雷管的可靠作用。     

静电电磁脉冲诱发航天器绝缘材料闪络特性

为探究静电电磁脉冲诱发不同绝缘材料闪络特性,利用静电电磁脉冲诱发闪络实验系统,根据二次电子发射雪崩理论和场叠加原理,结合实验研究了静电电磁脉冲场辐照条件下,有机玻璃、聚四氟乙烯、环氧树脂3种航天器常用绝缘材料表贴指型金属电极的闪络规律。研究结果表明：静电放电(ESD)模拟器对垂直金属耦合板接触式放电产生静电电磁脉冲辐射场,与电极两端直流电场叠加构成合成场诱发闪络,当合成场在两个电极间产生的感应电压小于绝缘材料闪络电压时不会产生诱发闪络,当接近材料闪络电压时,诱发闪络存在概率问题,提升ESD输出电压使合成场产生的感应电压越大,诱发绝缘材料闪络概率增大;3种绝缘材料介电强度越强,在同等强度的静电电磁脉冲条件下,诱发闪络的概率越小,诱发闪络时电极间形成贯穿放电通道所需时间会增加,时延变长,诱发闪络电流随之增大。     

程控高压真空器件老化台的研制

程控高压真空器件老化台由可调直流高压电源、储能器、高压脉冲变压器、高压开关、触发器、控制器、工控机、程控真空计、打印机、存贮示波器、限流电阻箱、极性转换器、高压击穿判别及高压脉冲分压器等构成.以高压真空器件内真空度和高压击穿为判据,决定高压脉冲电压幅度和限流电阻的增减,自动控制老化工艺过程.     

电爆管失效模式及影响因素研究

采用加速老化试验技术,在温度为71℃和温度为71℃、相对湿度分别为50%和80%条件下,对某电爆管在老化过程中的失效模式进行了研究。结果表明,老化后,该电爆管压敏电压值均较老化前降低,尤其是经含有湿度的双因素加速老化试验后,其压敏电压值下降更明显,而其电阻、发火时间、输出气体压力等性能指标却无明显变化。通过对电爆管压敏电压下降影响因素研究,结果发现,灌封胶配制不均是导致其压敏电压值在湿度环境中下降的主要原因。     

固体推进剂电弧点火延迟时间仿真研究

首先对电弧进行了仿真研究,得到了不同电弧功率下电弧温度时间特性,然后利用该温度特性,作为固体推进剂点火的边界条件,采用数值差分方法,计算了固体推进剂的点火延迟时间;结果表明：固体推进剂的点火延迟时间随着电弧功率的增大而减小,当电弧功率从50 W 增加到500 W 时,固体推进剂的点火延迟时间从8．82 ms 减小到0．99 ms,并且随着电弧功率的升高,点火延迟时间减小的速度减慢。     

微芯片爆炸箔起爆器及其平面高压开关研究进展

爆炸箔起爆系统（Exploding Foil Initiator system, EFIs）的每一次技术升级都伴随着设计理念和制造工艺的革新,尤其是微机电系统（Micro Electro Mechanical System, MEMS）和低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramics, LTCC）工艺,极大地促进了微芯片爆炸箔起爆系统（Micro Chip Exploding Foil Initiator system, McEFIs）的发展。简要分析了两种工艺制备微芯片爆炸箔起爆器（Micro Chip Exploding Foil Initiator, McEFI）的优缺点,列举了几种平面高压开关在电容放电单元（Capacitor Discharge Unit, CDU）中的工作性能,得出了开关的设计思路和研究方法的可行性。基于MEMS工艺和LTCC工艺制备及研究McEFI、平面高压开关和平面高压开关集成McEFI,分别总结了国内外的研究进展。提出了重点研究方向：深入研究MEMS工艺制备McEFI及其平面高压开关,以达到工程化应用;采用LTCC工艺,一体化烧结可制备具有独石结构的平面高压开关和McEFI。