机动式雷电流波形发生器测量系统设计

摘要

雷电是大气层中的自然现象，其存在严重危害飞行安全。为了验证飞机在雷电环境下的飞行安全，在进行飞机设计过程中，需要进行充分的雷电试验。本文依托项目为机动式雷电脉冲电流波形发生器系统，是国产某型大型运输机进行雷电试验的条件保障设备。其装置系统的波形测量是该系统的核心工作，对该装置的测量系统进行研究具有重要的工程价值。
　　本文在现有脉冲电流测量技术研究基础上，根据现场设备的实际工作环境，设计了基于Rogowski线圈的脉冲电流测量系统。考虑现场较强的电磁干扰环境设计了信号光纤传输系统，保证测量信号的准确可靠传输。根据测量电流波形信号受电磁干扰噪声较大的实际情况和设计要求，采用小波硬阈值去噪方法进行信号去噪，设计了小波硬阈值信号去噪方法和复化牛顿-科特斯方法计算波形作用积分，并对波形处理程序进行了详细设计。验证结果表明，本文所设计测量系统满足了实际测试需要。
　　本文还针对设备调试测试时发现的波头脉冲电流干扰信号进行研究，搭建了测试系统，并进行测试和试验统计分析。试验结果表明波头脉冲电流信号为特快速暂态过电流(Very Fast Transient Current, VFTC);随着电容充电电压的上升，VFTC波形的最大峰值和波形最大陡度也随之上升，但是上升的幅度则呈减小态势;当放电开关合闸速度达到3.5m/s时，VFTC的最大峰值及最大陡度出现明显下降;VFTC波形的持续时间和波形的上升时间基本不受电容充电电压和放电开关合闸速度的影响，VFTC波形平均持续时间约为0.7μs，波形的上升时间约6ns;暂态行波的折反射是形成VFTC的主要原因。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景与意义

1．2 课题研究现状与不足

1．2．1 脉冲电流波形发生器测量系统研究现状与不足

1．2．2 脉冲电流波形发生器开关闭合VFTC研究现状与不足

1．3 本文研究的主要内容

第二章 脉冲电流波形发生器硬件系统及其测量系统设计

2．1 脉冲电流波形发生器系统硬件设计

2．1．1 脉冲电流波形发生器系统的整体布局

2．1．2 脉冲电流波形发生器设备主电路设计

2．1．3 中央测控室

2．2 脉冲电流波形发生器系统测量

2．2．1 高电压的分压器测量

2．2．2 脉冲电流测量

2．2．3 测量录波设备

2．3 光纤隔离传输系统设计

2．4 测量系统的实测结果

2．5 本章小结

第三章 脉冲电流波形发生器电流波形处理软件

3．1 波形处理程序软件需求分析

3．2 波形处理软件系统整体结构设计

3．3 波形信号的消噪方法

3．3．1 数学形态学消噪

3．3．2 小波阈值消噪

3．4 波形信号数据的作用积分运算

3．4．1 波形信号数据作用积分运算方法的选择

3．4．2 牛顿-科特斯公式

3．4．3 复化求积公式

3．4．4 电流波形的作用积分数值积分的MATLAB实现

3．5 波形处理程序设计

3．5．1 波形处理程序整体流程设计

3．5．2 波形处理程序详细设计

3．6 波形处理程序的实测处理结果

3．6．1 A波直接效应实测处理结果

3．6．2 A波间接效应实测处理结果

3．7 本章小结

第四章 脉冲电流波形发生器系统特快速暂态过电流的测量与研究

4．1 回路原理

4．2 测量系统设计

4．2．1 测量系统硬件设计

4．2．2 开关闭合速度求取

4．2．3 VFTC波形提取

4．3 实测结果及分析

4．3．1 VFTC的功率谱分析

4．3．2 放电回路长度对VFTC频率的影响

4．3．3 电容充电电压影响因素分析

4．3．4 放电开关合闸速度影响因素分析

4．4 结论

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况