基于同轴测试装置的场敏感型电磁脉冲防护材料测试系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于同轴测试装置的场敏感型电磁脉冲防护材料测试系统，包括高频噪声模拟器、同轴线缆、同轴测试装置、衰减器和示波器。使用高频噪声模拟器作为信号源，同轴测试装置的信号输出端口连接衰减器，经过衰减的信号通过示波器显示。高频噪声模拟器作为信号注入源，为测试系统提供方波信号输入；为避免强场强导致材料表面放电，测试系统采用了经过绝缘设计的同轴夹具；由于输出方波的电压值达到上千伏，示波器的电压承受范围仅有几十伏，因此在测试装置和示波器之间需要连接相应参数的衰减器，最后，由示波器显示输出波形，通过观察示波器的波形来确定被测材料的相变场强阈值和响应时间。

【技术实现步骤摘要】
基于同轴测试装置的场敏感型电磁脉冲防护材料测试系统
本技术涉及电磁兼容实验
，尤其涉及一种基于同轴测试装置的场敏感型电磁脉冲防护材料测试系统。
技术介绍
理想的场敏感型环境自适应电磁脉冲防护材料在低场强情况下为绝缘材料，对电磁波没有屏蔽作用，当受到外部强电磁脉冲干扰或攻击的时候，即外部电磁场突然显著增加且超过某临界场强的时候，由于材料特有的电化学和能量结构特征，能够感知外部电磁环境的变化，可以在微纳秒时间内发生绝缘/导电相变现象，电导率提升102～105数量级，使平时为绝缘体的材料迅速变为高导电的类金属材料，对外来电磁波产生高反射和屏蔽，将强电磁脉冲能量阻挡在防护壳体之外，当外部干扰和攻击强场消失以后，材料恢复到原始状态，解决了电子装备正常工作和强场防护之间的矛盾。而基于这种工作机理研制的电磁防护材料能不能在微纳秒的时间内发生相变，不进行相应测试是无法获知的，而这类电磁防护材料本身属于新材料，如何测试其在强电磁脉冲下的绝缘体/导体相变性能还未有相关报道。材料在发生绝缘体到导体的相变过程中，其动态性能将直接反映在对电磁脉冲的屏蔽效能上。在相变之前，材料是绝缘体，几乎对电磁脉冲不起任何屏蔽作用，电磁脉冲将顺利通过屏蔽体；在相变之后，材料是导体，对电磁脉冲将起到很大的屏蔽作用。因此，预估场致相变材料在相变前后其电磁脉冲屏蔽效能将发生极大的变化。通过测试材料屏蔽效能，便可实现对材料是否存在相变现象的快速判断和初步评价。现有标准给出的窗口法、同轴法等材料屏蔽效能测试方法只能得到连续波条件下材料的频域屏蔽效能，而对高功率电磁脉冲干扰效果的研究表明，仅凭屏蔽材料的频域屏蔽效能还不能完全表征其对时域脉冲场的屏蔽效果。目前国内外的研究首先是通过时域脉冲在屏蔽前后的波形参数（上升沿、脉宽和峰值等）上的变化以及能量的变化来定义电磁脉冲时域屏蔽效能，然后通过直接或间接的手段获得时域屏蔽效能的值。直接的手段包括：采用TEM喇叭天线等辐射式天线的方法、基于光纤传输系统的电磁脉冲模拟器的方法、采用TEM室或GTEM室的方法以及“试件法”等；间接的手段则主要是已知频域屏蔽效能的值，通过最小相位法或者向量拟合法等进行波形重建的方法。以上的测试方法均有一个前提，即测试的材料在整个测试过程中并没有发生相变，而且部分测量方法是在弱场或者连续波环境下进行，因此上述方法并不完全适用于场致相变材料的测试，需要进行改进设计。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种基于同轴测试装置的场敏感型电磁脉冲防护材料测试系统，通过使用该系统对被测材料进行测试，解决现有测试系统不适合于场敏感型电磁防护材料相变性能测试的问题。为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案是：一种基于同轴测试装置的场敏感型电磁脉冲防护材料测试系统，测试系统包括高频噪声模拟器、同轴线缆、绝缘设计的同轴测试装置、衰减器和示波器，所述高频噪声模拟器信号输出端通过同轴电缆连接同轴测试装置信号输入端口，所述同轴测试装置信号输出端口连接衰减器，衰减器信号输出端连接示波器信号端。所述同轴测试装置包括宽带连续导体同轴夹具、有机玻璃圆筒、端盖和加固圆环，所述有机玻璃圆筒两端分别嵌装端盖，宽带连续导体同轴夹具水平支撑于有机玻璃圆筒内、且贯穿端盖的两端分别借助于加固圆环固定，宽带连续导体同轴夹具包括同轴安装的内导体和外导体，内导体借助于聚四氟乙烯介质支撑体同轴支撑在外导体轴向通孔中，所述外导体包括对称设置的外导体支撑段、外导体左连接段和外导体右连接段，外导体左连接段和外导体右连接段同轴螺纹连接，两段外导体支撑段分别固定安装在外导体左连接段左端和外导体右连接段右端，所述内导体包括轴向对接的内导体左连接段和内导体右连接段，内导体左连接段与外导体左连接段的内孔之间安装聚四氟乙烯介质支撑体，内导体右连接段与外导体由连接段的内孔之间安装聚四氟乙烯介质支撑体，内导体左连接段的左端和内导体右连接段的右端分别对接内导体连接段。所述外导体支撑段侧壁上设有径向通孔，所述有机玻璃圆筒两端面上均设置用于安装O形密封圈的第一环形沟槽，所述加固圆环的内端面上设有用于安装O形密封圈的第二环形沟槽，加固圆环(1)与外导体支撑段穿出端盖的一端螺纹连接。所述内导体外径为5.65mm，外导体内孔直径为13mm，宽带连续导体同轴夹具末端使用N型同轴连接器与同轴线缆连接。外导体与内导体之间的聚四氟乙烯介质支撑体的支撑位置处同轴线的阻抗为50Ω，在支撑介质与空气交界面上挖一个环形凹槽，形成小电感来补偿不连续电容，环形凹槽的深度和宽度分别为0.46mm和3.42mm。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：（1）脉冲源采用高频噪声模拟发生器，能够产生峰值≤4.1kV，上升沿时间＜1ns，脉宽可选的方波脉冲。该发生器自带保护装置，可以保证在材料发生相变成为导体后，即使脉冲全反射回来，也不会打坏脉冲源。（2）同轴测试装置为经过绝缘设计的新型同轴夹具，由可以充高压绝缘气体的密闭有机玻璃圆筒和置于其中的同轴夹具组成，该测试装置频域性能良好：上限频率10.23GHz，在0~8GHz范围内，回波损耗小于20dB，可以有效地传输电磁脉冲。同时，该测试装置具有较大的动态范围：脉冲源输出脉冲峰值电压为10V~4.1kV，经计算同轴装置内部的电场强度范围约为2kV/m~871kV/m。由于场敏感型电磁脉冲防护材料内部多掺杂金属离子，在同轴夹具内受到强电磁脉冲时容易导致材料表面放电而影响材料相变性能的判断，而新型同轴夹具内充有绝缘气体，可以有效地避免这一现象，保证在大动态范围内对材料在强电磁脉冲下的相变特性进行准确测量。（3）该测试系统可以方便地判断材料相变现象，计算材料相变场强阈值和响应时间。材料在未相变之前是绝缘介质，在同轴夹具内不影响电磁脉冲的传输，所以在示波器上显示的波形应与脉冲源输出波形一致；材料在相变以后是具有一定电导率的导体，对电磁脉冲具有一定的屏蔽效能，因此在示波器上显示的波形将会发生变化，根据变化时刻的输入脉冲电压峰值可以方便地计算得到材料相变场强阈值，而根据变化后的波形可以测量得到材料的响应时间。示波器高达20GHz的采样率，可以分辨ps量级的上升沿，足以追踪测量材料的相变响应时间。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术的使用流程图；图2是测试系统原理框图；图3是同轴测试装置结构示意图；其中：1、加固圆环；2、端盖；3、有机玻璃圆筒；4、外导体支撑段；5、内导体连接段；6、聚四氟乙烯介质支撑体；7、外导体左连接段；8、内导体左连接段；9、外导体右连接段；10、内导体右连接段；11、充气孔；12、气压表安装孔；13、第一环形沟槽；14、第二环形沟槽。具体实施方式下面结合附图，对本技术中的技术方案进行具体描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是本技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似推广，因此本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于同轴测试装置的场敏感型电磁脉冲防护材料测试系统，其特征在于：测试系统包括高频噪声模拟器、同轴线缆、绝缘设计的同轴测试装置、衰减器和示波器，所述高频噪声模拟器信号输出端通过同轴电缆连接同轴测试装置信号输入端口，所述同轴测试装置信号输出端口连接衰减器，衰减器信号输出端连接示波器信号端。

【技术特征摘要】
1.一种基于同轴测试装置的场敏感型电磁脉冲防护材料测试系统，其特征在于：测试系统包括高频噪声模拟器、同轴线缆、绝缘设计的同轴测试装置、衰减器和示波器，所述高频噪声模拟器信号输出端通过同轴电缆连接同轴测试装置信号输入端口，所述同轴测试装置信号输出端口连接衰减器，衰减器信号输出端连接示波器信号端。2.根据权利要求1所述的基于同轴测试装置的场敏感型电磁脉冲防护材料测试系统，其特征在于：所述同轴测试装置包括宽带连续导体同轴夹具、有机玻璃圆筒（3）、端盖（2）和加固圆环（1），所述有机玻璃圆筒（3）两端分别嵌装端盖（2），宽带连续导体同轴夹具水平支撑于有机玻璃圆筒内、且贯穿端盖的两端分别借助于加固圆环（1）固定，宽带连续导体同轴夹具包括同轴安装的内导体和外导体，内导体借助于聚四氟乙烯介质支撑体（6）同轴支撑在外导体轴向通孔中，所述外导体包括对称设置的外导体支撑段（4）、外导体左连接段（7）和外导体右连接段（9），外导体左连接段（7）和外导体右连接段（9）同轴螺纹连接，两段外导体支撑段（4）分别固定安装在外导体左连接段（7）左端和外导体右连接段（9）右端，所述内导体包括轴向对接的内导体左连接段（8）和内导体右连接段（10），内导体左连接段（8）与外导...

【专利技术属性】
技术研发人员：王赟，范丽思，赵敏，王庆国，王妍，曲兆明，成伟，张希军，白丽云，
申请(专利权)人：中国人民解放军军械工程学院，
类型：新型
国别省市：河北,13