基于复合积分式Rogowski线圈的脉冲电流测试

摘要

随着科技的发展，对武器发射的要求也越来越高，坦克上的电磁炮就是现代科技的产物之一。本文针对某混合动力装甲车上电磁发射技术中的脉冲电流特性做了详细研究。通过对脉冲成形网络的分析计算出电流波形，并对其频谱的进行分析。可以看出，脉冲电流一次放电过程中电流幅值高达万安级，上升时间极短，下降时间缓慢，并且分布频率范围广。同时考虑到坦克所在环境电磁干扰等因素的影响，因此，对测量仪器的测试性能要求较高，普通的传感器很难快速、精确的测量到相关数据。
　　为解决传统传感器的幅值小、频带窄以及受电磁干扰影响严重等特点，通过分析脉冲电流产生原理，制定脉冲电流测试技术指标。分析四种常用的脉冲电流测试方法的优缺点，选择Rogowiski线圈测试方法。通过对Rogowiski线圈的积分电路的分析，采用有源积分与无源积分相结合的数字式积分方式实现传感器的动态响应特性补偿，达到拓宽测量频带的目的。并设计基于FPGA的硬件存储电路将传感器测得的电信号进行采集和存储。系统采用模块化设计，包括硬件设计电路和系统软件设计。硬件电路有电源电路、信号转换及滤波电路、采集电路、控制电路、存储电路、读数接口电路和壳体的屏蔽干扰设计。软件部分主要通过FPGA来实现系统逻辑时序的控制和数据的存储。
　　测试系统通过实验将测得的数据回读到上位机中。通过数据对系统进行标定和分析，结果表明：采用Rogowiski线圈测试系统装置能够准确有效的完成测试任务，满足系统设计的测试指标。

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1 绪论

1 .1课题的来源、背景和意义

1 .2国内外电流测试技术发展现状

1 .3本论文的研究内容

2 某混合动力装甲车辆脉冲电流测试方法

2 .1导轨式电磁发射脉冲电流产生原理

2 .2脉冲电流的特性及测试指标

2 .3脉冲电流的测试方法研究

2 .4本章小结

3 Rogowiski线圈测试方法

3.1 Rogowski线圈测试原理

3.2 Rogowski线圈的积分补偿方法研究

3 .3本章小结

4 基于FPGA硬件测试

4.1 脉冲电流测试系统总体方案

4 .2模拟模块电路设计

4 .3数字模块设计

4 .4仪器壳体设计

4 .5电路灌封防护

4 .6本章小结

5 脉冲电流的测试系统软件设计

5.1FPGA控制程序设计

5.2 USB读数软件设计

5.3上位机软件

5 .4本章小结

6 数据分析与验证

6 .1测试系统的标定

6 .2测试系统实验

6 .3本章小结

7 总结与展望

7 .1总结

7 .2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与的科研工作

致谢