纳秒脉冲信号的测量与波形重建

摘要

高压大电流快脉冲技术在核物理技术、电子束、加速器、激光、HPM等许多现代科学技术领域都有广泛的应用.研究并确定纳秒脉冲下绝缘介质的击穿特性,对于开发紧凑型脉冲功率系统具有重要意义,而窄脉冲下的电流和电压波形均为快速变化的暂态量,具有电流大、电压高、频率含量丰富、电磁干扰大等特点,是电信号测量技术中的重点也是难点.为此该研究针对窄脉冲电参数的特点,设计了具有较强抗干扰能力的电压电流传感器,搭建测量电路系统,对测量系统进行了线性和非线性分析,并在此基础上进行了信号的数字处理,提出波形重建的概念和方法.电压测量探头采用结构型电容分压器,该电压测量探头具有响应速度快、对被测量系统影响小,容易制作等优点.电流测量探头采用自积分的罗柯夫斯基线圈,自积分电阻的电感、电容要尽可能的小,并采用同轴结构.适当选择参数可以使波形达到满意的效果.对测量系统的干扰来源进行了分析并提出了抗干扰措施.为防止波的反射与衰减要尽量避免信号传输线路截面的突变.此外,对电压、电流等信号的时间-频率特性进行分析也有助于从多方面认识研究对象.电压测量系统的积分器、电流测量系统的积分电阻会对测量信号产生影响,测量出来的信号多少都会发生畸变,为了能更好再现原始信号真实波形.需要在有外界干扰和内部失真的情况下提取和辨识信号中所包含的有用信息,对畸变信号进行复原处理.该文将测量系统视为黑箱子并计算其参数,进而反演出测量对象的真实波形,并成功应用于纳秒脉冲信号预测、重建,理论与试验结果进行了印证,说明这些方法对快脉冲测量有广泛的适用性和开拓意义.

目录

文摘

英文文摘

第一章论文研究的背景和意义

1.1引言

1.2纳秒脉冲信号测量系统的研究现状

1.2.1电压信号的测量

1.2.2电流信号的测量

1.2.3光电脉冲测量技术

1.3测量信号重建的研究现状

1.4本文的主要内容

参考文献

第二章快脉冲测量装置的研制

2.1高功率脉冲电源系统的描述

2.2电压测量探头的设计

2.3电流测量探头

2.4本章小节

参考文献

第三章快脉冲测量系统分析

3.1电压测量系统幅频分析

3.2电流测量系统幅频分析

3.3用时频分析方法分析测量信号

3.4噪声的来源分析及综合抑制

3.4.1噪声的来源分析

3.4.2噪声的抑制

3.5快脉冲测量传输系统的分析

3.6本章小节

参考文献

第四章纳秒测量信号的重建

4.1纳秒脉冲信号重建的提出

4.1.1模型的建模方法

4.2.1信号辨识

4.2纳秒脉冲信号重建的理论分析

4.3测试系统的离散模型

4.4测试回路的波形预测以及波形重建

4.5本章小节

参考文献

第五章总结与展望

攻读硕士学位期间的研究成果及发表的学术论文

致谢