專利名稱：一種智能脈沖電磁推送發射裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種智能脈沖電磁推送發射裝置的設計。特別是涉及一種功率集中、智能控制、結構簡單且不易受干擾的集中功率電磁脈沖推送發射裝置。
背景技術：
電磁脈沖發射技術是利用電容電感組成的回路，在一定條件下將電源的直流功率轉換為強電磁脈沖功率，從而將推送體迅速沿軌道推出的一種技術。應用該技術可以再短時間內對推送體進行強力加速并推向預定目標。該技術在軍事、國防領域及航空、航天、交通能源領域有廣泛地應用價值。本發明主要針對短時間內如何使推送體獲得高加速度即高速度的問題，給出了一種具有集中功率脈沖電磁推送發射裝置的基本原理和設計方法。其中采用帶火花間隙的大功率電容矩陣實現脈沖發生功能，并通過單片機經數模轉換器實現觸發控制，從而實現大功率可控脈沖輸出的功能，具有可持續工作、操作靈活、結構輕便的特點。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，在脈沖發生的基礎上，使功率密度盡量均勻、數值盡量大，并高效的將電磁脈沖功率轉化為機械功率。本發明所采用的技術方案是一種智能脈沖電磁推送發射裝置，包括有脈沖發生電路(5)，還設置有控制電路(3)，通過大功率工頻電源(1)及整流電路( 進行供電，用于接收脈沖發生電路(5)的信號，并根據所接收的信號發出對脈沖發生電路( 進行控制的激光信號；觸發電路G)，用于接收控制電路C3)所發出的對脈沖發生電路( 進行控制的激光信號，并使脈沖發生電路(5)處于導通工作狀態。所述的整流電路( 通過大功率工頻電源(1)進行供電，將工頻交流電整流為直流后向控制電路⑶進行饋電。所述的控制電路(3)包括有接收脈沖發生電路(5)所發出的電磁波信號的感應天線(31)，與感應天線(31)相連的單片機(32)，以及與單片機(32)相連的控制輸出(33)；所述的控制輸出(3 是由激光二極管D和光敏三極管Q組成，光敏三極管Q接收激光二極管D的激光信號，并通過集電極與觸發電路(1)相連向其輸出控制信號(C)，光敏三極管Q的發射極接地。所述的觸發電路⑷包括有繼電器KM1、大功率晶體管Ql和行輸出變壓器T，其中，繼電器Ml線圈的一端連接控制電路(3)中的光敏三極管Q的集電極，接收控制信號(C)，另一端連接MV電源；繼電器KMl的開關Kl 一端連接一個獨立于控制電路的MV電源，另一端連接行輸出變壓器T輸入端的6腳；大功率晶體管Ql的發射極接地，集電極連接行輸出變壓器T輸入端的7腳，基極通過電阻Rl連接行輸出變壓器T輸入端的5腳；行輸出變壓器T輸8腳為輸出端，通過高壓硅堆Dl連接脈沖發生電路(5)，行輸出變壓器T輸出端4腳接地。
所述的脈沖發生電路(5)是采用MARX發生器，由多電容C并聯，在每兩個電容C的尾首之間通過放電球隙(g)相連；所述的脈沖發生電路(5)的輸入端連接觸發電路(4)的輸出端(HV)，輸出端構成放電終端，對地進行脈沖放電。所述的功率推送線圈(6)作用是實現電磁脈沖能量中電能與磁能相互轉換，負責將脈沖能量高效的轉換為機械能，使推送體(7)以很大的加速度沿推送軌道推出。本發明的智能脈沖電磁推送發射裝置，通過單片機、傳感器和執行機構，在一定范圍內檢測并控制脈沖的次數，滿足實際使用中的需要。實現了單片機在強電磁脈沖的影響下對電路進行控制，實現放電脈沖可控性，從而能夠將電功率以電磁脈沖的方式，高效的將推送體沿軌道推出。
圖1是本發明的整體結構原理圖2是信號電路觸發的原理圖3是大功率脈沖發生電路的原理圖4是激光控制信號電路的原理圖。
圖5是脈沖式功率推送原理圖
其中
1 大功率工頻電源2 工頻整流電路
3 控制電路31 感應天線
32 單片機33 控制輸出
4 觸發電路5 脈沖發生電路
6 功率推送線圈7 推送體
具體實施例方式下面結合實例和附圖對本發明的智能脈沖電磁推送發射裝置做出詳細說明。如圖1所示，本發明的智能脈沖電磁推送發射裝置，包括有脈沖發生電路(5)，還設置有控制電路(3)，用于接收信號并對脈沖發生電路(5)控制；觸發電路(4)用于接收控制電路C3)所發出的對脈沖發生電路( 進行控制的激光信號，并使脈沖發生電路(5)處于導通工作狀態。其中控制電路(3)通過工頻整流電路(2)將大功率工頻電源(1)的電能整流后獲得電力。脈沖發生電路( 輸出端接于功率推送線圈(6)，通過電磁場耦合將能量傳輸到推送體(7)。如圖2所示，所述的觸發電路(4)包括有行輸出變壓器T、大功率晶體管Ql和繼電器KM1。其中繼電器KMl —端連接工頻整流電路O)，另一端連接光敏三極管Q的集電極；繼電器KMl的開關Kl 一端連接工頻整流電路( ，另一端連接行輸出變壓器T輸入端6腳；晶體管Ql的發射極接地，集電極連接行輸出變壓器T輸入端的7腳，基極通過電阻Rl連接行輸出變壓器T輸入端的5腳；行輸出變壓器T輸出端的8腳通過高壓硅堆Dl連接脈沖發生電路(5)。行輸出變壓器T的原邊可等效為鐵氧體磁芯線圈，它比普通電感線圈有更高的電感量和品質因數。當繼電器KMl的開關Kl閉合時，大功率晶體管Ql截止，7腳電位升高而5腳降低，所以電流又由7腳流向5腳，此時大功率晶體管Ql再次導通，以上過程重復進行，相當于從行輸出變壓器T輸入了方波信號。根據電磁感應原理，最終就會產生比較穩定的直流高電壓，提供給脈沖發生電路(5)。如圖3所示，所述的脈沖發生電路2采用MARX(馬克思脈沖)發生器由多數個相同的電容C并聯連接，在每兩個電容C之間都接有一個阻值大于2ΜΩ的電阻R，在每兩個電容C的尾首之間都通過放電球隙g相連；所述脈沖發生電路2的輸入端連接觸發電路1的輸出端HV，輸出端構成放電終端進行脈沖放電。當所加電壓為+HV時，因為初始時放電球隙g并未被擊穿，故而斷路。所有的電容C并聯在電源兩側。對于每一個電容C而言，如果充滿電，其兩端的電勢差為+HV。當在+HV的電壓作用下第一級放電球隙g擊穿后，如圖2，①②兩點相當于導線連接，②處的電勢瞬時變化到和①相同，即從0變為+HV;③與②的電勢差為+HV，故而③處電勢變為+2HV ；緊接著第二個放電球隙g擊穿，④處電勢由0變為+2HV，⑤處變為+3HV...依此類推，經過η次升壓，在放電終端，電壓升高為+nHV。從而在很短的時間內實現了電壓的倍增。如圖4所示，所述的控制電路C3)包括有接收脈沖發生電路( 所發出的電磁波信號的感應天線31，與感應天線31相連的單片機32，以及與單片機32相連的控制輸出33，其中，所述的感應天線31 —端接收脈沖發生電路2所發出的電磁波信號FD，另一端與單片機32的PTA2腳相連接；所述的控制輸出33由激光二極管D和光敏三極管Q組成，所述的激光二極管D的正極連接單片機32的PTAl腳，負極接VSS，光敏三極管Q接收激光二極管D的激光信號，并通過集電極與觸發電路1相連向其輸出控制信號C，光敏三極管Q發射極接地。脈沖電磁推送發射裝置在放電的同時產生強電磁脈沖，根據這一理論，可以利用單片機32感應放電時產生的電磁脈沖信號。為了效果明顯，在單片機32的PTA2腳連接一個電感線圈來感受電磁波(如圖3中的感應天線31)。放電時，同時發出的強電磁波通過PTA2連接的感應天線31將電磁波信號轉化成電信號輸送到單片機32，觸發內部中斷，啟動相應的程序。如圖5所示，將放電終端引至功率推送線圈(6)上，其中+、_符號表示放電時的正負電位，推送體(7)與功率推送線圈(6)同軸放置，并推送軌道滑動接觸，以保證推送體(7)能夠順利推出。本發明的智能脈沖電磁推送發射裝置，正常工作時首先通過單片機的控制板輸入相應的參數，當按動啟動按鍵后，紅色激光二極管就會點亮，在其作用下觸發電路導通，系統進入工作狀態。電磁脈沖產生后，推送體(7)得到迅速加速并沿軌道飛向目標體。
權利要求
1.一種智能脈沖電磁推送發射裝置，其特征在于，包括有脈沖發生電路0)，并設置有控制電路(3)，用于接收脈沖發生電路O)的信號，并根據所接收的信號發出對脈沖發生電路(2)進行控制的激光信號；觸發電路(1)，用于接收控制電路C3)所發出的對脈沖發生電路⑵進行控制的激光信號，并使脈沖發生電路⑵處于導通工作狀態；脈沖發生電路(5)輸出端與功率推送線圈(6)相連接，在脈沖能量產生后，通過電磁場的耦合作用將能量傳輸到推送體(7)。
2.根據權利要求1所述的智能脈沖電磁推送發射裝置，其特征還在于，所述的控制電路(3)包括有電磁波信號的感應天線(31)，與感應天線(31)相連的單片機(32)，以及與單片機(3 相連的控制輸出(33)，其中，所述的感應天線(31)的一端接收脈沖發生電路(5)所發出的電磁波信號(FD)，另一端與單片機(32)的PTA2腳相連接；所述的控制輸出(33)是由激光二極管D和光敏三極管Q組成，所述的激光二極管D的正極連接單片機(32)的PTAl腳，負極接VSS，光敏三極管Q接收激光二極管D的激光信號，并通過集電極與觸發電路(4)相連向其輸出控制信號(C)，光敏三極管Q的發射極接地。
3.根據權利要求1所述的智能脈沖電磁推送發射裝置，其特征還在于，所述的觸發電路(4)包括有繼電器KM1、大功率晶體管Ql和行輸出變壓器T，其中，繼電器KMl線圈的一端連接控制電路C3)中的光敏三極管Q的集電極，接收控制信號(C)，另一端連接24V電源；繼電器KMl的開關Kl 一端連接一個獨立于控制電路的24V電源，另一端連接行輸出變壓器T輸入端的6腳；大功率晶體管Ql的發射極接地，集電極連接行輸出變壓器T輸入端的7腳，基極通過電阻Rl連接行輸出變壓器T輸入端的5腳；行輸出變壓器T輸出端的8腳為輸出端，通過高壓硅堆Dl連接脈沖發生電路( ，行輸出變壓器T輸出端的4腳接地。
4.根據權利要求1所述的智能脈沖電磁推送發射裝置，其特征還在于，所述的脈沖發生電路( 是采用Marx發生器，具體是由多個電容C并聯連組成放電矩陣，在每兩個電容C的之間都接有一個阻值大于2ΜΩ的電阻R，在每兩個電容C的尾首之間都通過放電球隙(g)相連；所述的脈沖發生電路(5)的輸入端連接觸發電路⑷的輸出端(HV)，輸出端構成放電終端，對地進行脈沖放電，產生的電脈沖向控制電路(5)發出電磁波信號(FD)；根據脈沖信號強度控制放電電流的強弱，以避免造成觸電危險。
5.根據權利要求1所述的智能脈沖電磁推送發射裝置，其特征還在于，所述的脈沖發生電路(5)放電終端引出后接在功率推送線圈(6)上，后者由高品質因數銅線密繞得到，推送體(7)與功率推送線圈(6)同軸放置，并推送軌道滑動接觸。
全文摘要
本發明公開一種智能脈沖電磁推送發射裝置，是在短時間內利用功率密度集中的強脈沖電磁能將推送體推出軌道的一種設備，在航天、交通、軍事領域有著重要的應用前景。該裝置由大功率脈沖發生電路、激光信號控制電路、脈沖觸發電路、功率推送線圈、推送軌道及推送體組成。功率脈沖發生電路通過帶火花放電間隙的大功率電容矩陣實現。功率推送線圈由高Q值導線密繞而成，推送體由具由一定質量的磁良導體制作。本發明可制作價格低廉、結構簡單的電磁推送發射裝置。實現了單片機在強電磁脈沖的影響下對放電進行控制。脈沖能量產生后集中施加于功率推送線圈上，并通過電磁場耦合原理將能量在短時間內傳送到推送體上，由此將推送體高速、高效的推出軌道。
文檔編號G05B19/042GK102566471SQ201210007360
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者張獻, 李勁松, 楊慶新, 金亮, 閆榮格, 高圣偉 申請人:天津工業大學