不同介质中电爆炸金属丝断路开关性能的实验研究

进行了不同绝缘介质，如空气、N2、去离子水、变压器油等对电爆炸丝断路开关性能影响的实验研究，结果表明要提高电爆炸金属丝断路开关的性能，除了选用合适的电路参数、金属丝尺寸以外,还必须选用高性能的绝缘介质。     

电爆炸丝断路开关性能实验研究

详细研究了初始能量、电爆炸丝截面积和丝长度等参数对含电爆炸丝断路开关的电感储能脉冲功率调节系统输出电流、电压的影响,并将实验结果与数值模拟结果进行了比较,给出了相关的结果。实验结果表明初始能量爆炸丝参数对丝电流、丝电压的影响有一定的规律。     

电爆炸断路开关综述

叙述了金属导体电爆炸的物理过程，分析了金属导体电爆炸时电阻率的影响因素，从而确定电爆炸断路开关的一般设计原则。     

电感储能系统的等离子体断路开关

简要介绍等离子体断路开关在电感储能系统中的应用以及它是如何使系统结构简化和费用下降的。介绍了常用等离子体断路开关的结构和工作原理。其中重点介绍了烧蚀模型和雪耙模型及定标关系。     

等离子体流断路开关技术研究综述

从实验和理论上详细介绍了等子体流断路开关（PFS）的工作原理和国内外在此方面的研究概况，另外还介绍了它的发展前景。     

等离子体融蚀断路开关研究综述

综合介绍了等离子体融蚀断路开关(PEOS)的工作原理、导通及断路机制、等离子体注入源类型以及国内外在开关性能方面研究概况，分析了目前遇到的主要困难和它的发展前景。     

电爆炸丝的电气特性

根据金属导体电阻与比作用量的关系和A.Hobson提出的金属丝阻抗随时间的变化规律分别建立了2种仿真模型研究电爆炸丝断路开关的电气特性;测量了电爆炸过程中金属丝两端的电压,结果表明:A.Hobson模型只有在电爆炸丝汽化前有效;电阻率-比作用量模型适用于整个电爆炸过程的宏观描述.因此,对含电爆炸丝元件的电路仿真模拟采用...     

用于等离子体断路开关中的磁探针诊断技术

介绍了用于等离子体断路开关实验中的磁探针诊断的基本原理以及磁探针的制作、标定、测量方法和最终的测试结果。对磁探针积分器参数选择及测试中需注意的几个问题进行了讨论和分析。实验结果表明，磁探针诊断在等离子体断路实验中是一种简单而且有效的诊断手段。     

含变压器的功率调节系统分析

介绍了一种间接耦合（含变压器）的功率调节系统的模拟结果。通过计算，对初级能源、变压器、爆炸丝断路开关的匹配关系进行了分析，给出了建立满足兆伏级脉冲输出的该系统各单元的最佳参数值。     

电感储能脉冲功率调节系统的研究

研制了一种小型的电感储能脉冲功率调节系统,它能把低阻抗的爆炸压缩装置的输出能量有效地转换成为适合于电子束和等离子体物理实验需要的高电压大功率脉冲。我们分析了以电爆炸丝断路开关为基础的电感储能功率调节系统,并给出了它的工作性能及实验结果。当储能电感的磁通量达到0.1Wb时,在40的负载电阻上可获得上升前沿为50ns、幅度大于600kV的脉冲电压。该系统结构紧凑,运行成本低,重复性好。已建立了该系统相应的理论模型和计算程序,数值模拟结果和实验结果一致。     

多点导通爆炸逻辑网络闭合开关研制

应用爆炸逻辑网络知识,依据金属射流击穿绝缘薄膜导通放电原理,研制了一种多点导通爆炸逻辑网络闭合开关。在小型脉冲功率发生器上的短路实验及同步性测量结果表明,该开关电感小于5nH,能够承受80kV以上的高电压和兆安级以上的大电流,同步性为55ns,其形状为平板状,便于与平行板状传输线连接。并与单点导通的雷管爆炸闭合开关作了比较,结果表明,多点导通爆炸逻辑网络闭合开关的电感低于单点导通的雷管爆炸闭合开关。上述结果进一步说明,多点导通爆炸逻辑网络闭合开关具有低电感、耐高电压大电流以及便于与平行板传输线连接的特点,在要求回路电感非常小、使用单开关的脉冲功率发生器中具有非常好的应用前景。     

变压器脉冲功率调节系统的研究

对一种变压器和电爆炸丝开关相结合的功率调节系统进行了研究。该系统能有效实现低阻抗的初级能源和高阻抗负载的匹配,为高阻抗负载提供高电压大功率的脉冲。给出了该系统在５ｋＪ电容器能源组上的实验结果和数值模拟结果。在７５电阻负载上得到了脉宽为３００ｎｓ、幅度大于６００ｋＶ的高压脉冲。变压器耦合系数大于０８。     

炸药驱动强电流短路开关的研

由于电磁轨道炮和其它强电流装置中短路运行的需要,研制了一种条形炸药驱动的大电流闭合开关。利用爆炸成型技术使金属飞板负电极在炸药部件作用下,大面积地同时切断绝缘薄膜,嵌入另一电极模槽中构成牢固的接触。开关的绝缘强度大于30kV,电感(包括传输线)小于50nH,最大峰值电流达到400kA,闭合接触电阻小于0.1m,动作时间约为14us。对于开关的爆轰,撞击及变形过程进行了一维和二维数值模拟计算,并提出了一个描述爆炸开关行为的经验模型。利用这个模型进行电磁轨道炮整个系统的数值模拟,同实验结果符合较好。     

电感储能功率调节系统驱动低电阻负载研究

对电感储能脉冲功率调节系统驱动低电阻负载的研究进展描述，用电爆炸丝作为断路关头，2uF/100kV电容器作为初级能源，储能电感为1uH。用12Ω硫酸铜水电阻作负载，在负载上可获得350kV、脉宽66ns的脉冲电压，负载电流为32kA，负载峰值功率达12GW。     

基于MOSFET的固体开关技术实验研究

采用两只DEI公司的1kV、24A MOSFET器件及安捷伦公司的高带宽光纤收发对HFBR-1119T和HFBR-2119T，研究固体开关技术中的触发信号高压隔离、功率MOSFET器件栅极驱动及MOSFET串、并联使用等关键技术。单器件开关获得了1kV、60A、2MHz的重复频率脉冲输出。两器件并联获得了1kV、130A、2MHz的输出。两器件串联开关获得了1．5kV、80A的单脉冲输出。     

10kW脉冲电晕烟气脱硫电源

用两只氢闸管作弃放电开关、用电缆作脉冲形成线，采用磁开关作脉冲输出极，产生快前沿、重复频率、高电压的脉冲，脱除烟气中的ＳＯ２和ＮＯｘ。     

低g值微惯性开关单向敏感性设计与分析

选用典型的"弹簧-质量"系统,基于平面矩形螺旋梁结构,研制了一种具有良好单向敏感性的低g值微惯性开关。采用ANSYS有限元软件,对惯性开关的单向敏感性进行了静力学仿真分析。分析结果表明,横向加速度对惯性开关闭合阈值的影响较小。采用MEMS体硅加工工艺和圆片级封装技术,包括KOH腐蚀、ICP刻蚀和喷涂工艺等关键工艺技术,完成了微惯性开关的制备。经离心试验测试,微惯性开关的闭合阈值约为12.26g,具有约±0.2g的闭合精度。当横向惯性加速度小于15g时,对其闭合阈值的影响小于0.5g。测试结果表明,微惯性开关具有较好的单向敏感性,多次测试重复性好,具有体积小、结构简单、加工容易实现、环境适应性好等特点。     

MA级高能电炮能源装置

MA级高能电炮能源装置采用两路脉冲电容器和轨道间隙开关并联运行,使回路电感、电阻约减小一半,提高了短路放电电流峰值及电流上升速度。当电容器组充电电压为41kV时,实验测得短路放电电流峰值为1.063MA,回路电感、电阻分别为88nH、6mΩ,与计算结果基本相符。     

用于冲击波和爆轰物理实验中的声光开关

针对冲击波和爆轰物理实验中对光开关的使用要求,提出了一种基于布拉格衍射效应的行波式声光开关,得到了声光开关的开关波形、消光比、抗激光损伤特性及能量利用率等。结果表明,与传统的普克尔电光开关相比,声光开关有效地消除了开关光信号顶部的振铃现象,消光比达到5000∶1,同时减小了开关体积、提高了开关工作稳定性。声光晶体抗激光损伤阈值大于2.26 kW/cm2,开关能量利用率达70％。开关触发固有延迟和上升沿时间分别为900和440 ns,满足测试系统对开关同步性的要求。另外开关光信号宽度可由触发信号任意调节,能满足不同测试情况的需要。     

膨胀环实验平台及其在材料动力学行为研究中的应用

分析了目前膨胀环实验技术的研究现状,介绍了本课题组搭建的电磁膨胀环和爆炸膨胀环实验平台,着重介绍了其原理和主要性能参数。爆炸膨胀环实验中提出了一种新的爆炸丝起爆方式,电磁膨胀环平台中使用了一种先进的三电极开关实现电流截断。膨胀环的传统研究方向为材料的断裂行为、破片的统计规律、材料的动态拉伸本构等,本课题组将其拓展到材料在冲击拉伸加载下的损伤演化规律、裂纹的扩展速度等研究领域。本文对膨胀环平台的主要应用研究进行了一个较全面系统的总结概括,并指出今后膨胀环平台应用研究的主要方向。