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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学校代码： 11517 学 号： 0708071133 HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING 毕业设计题 目试验用小型电阻分压器的设计同学姓名 苗 超专业班级 机械设计制造及其自动化 0702 学 号 0708071133 院（部） 机械工程学院指导老师 职称 邬昌峰 讲师 完成时间 2022 年 5 月 26 日名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 河南工程学院论文版权使用授权书本人完全明白河南工程学院关于收集、储存、使用学位论文的规定,同意
2、如下各项内容：依据学校要求提交论文的印刷本和电子版本；学校有权储存论 文的印刷本和电子版,并采纳影印、缩印、扫描、数字化或其它手段储存论 文；学校有权供应目录检索以及供应本论文全文或者部分的阅览服务；学校有 权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢 利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动；论文作者签名：名师归纳总结 年月日第 2 页,共 35 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 河南工程学院毕业设计原创性声明本人正式声明：所呈交的论文,是本人在指导老师指导下,进行讨论工作所取 得的成果；除文中已经
3、注明引用的内容外,本论文的讨论成果不包含任何他人创作 的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容；对本论文所涉及的讨论工作做出 奉献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明；本学位论文原创性声明的法 律责任由本人承担；论文作者签名：名师归纳总结 年月日第 3 页,共 35 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 河南工程学院毕业设计任务书题目试验用小型电阻分压器的设计专业 机械设计制造及其自动化主要内容学号 0708071133 姓名 苗超高压快脉冲具有被测前沿快、被测脉冲幅值高、电磁干扰剧烈、导体集肤效应 的影响严峻特点,对整个测量系统进行设计和标定存
4、在很多困难；因此试验室里大 多采纳的是常规的测量方法；对于试验室里采纳的测量高压快脉冲的常规方法,由于高压快脉冲的测量难度 很大,相应的测量系统的精度、稳固性、抗干扰性等都是需要解决的问题；本课题通过搭建分压器与数字储备示波器为主要组件的测量系统,来进行冲击 高压分压系统的峰值及波形的测量；对于不同类型的电压信号,对分压器的性能和要求有所不同,所研制的脉冲分 压器性能的好坏是测量系统能否达到测量要求的关键；基本要求完成试验用小型电阻分压器的设计；主要内容包括：1.查阅国内外相关文献不少于15 篇（其中外文文献不少于2 篇,列入参考文献中）,依据查阅的文献资料情形,写出文献综述（不少于3000
5、字）；翻译外文文献一篇（译文字数不少于 3000字）；文献综述与翻译单独装订成册；2.确定设计方案；3.绘制出设计图纸一套；4.按要求撰写毕业论文；主要参考文献 1.举荐参考书：名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1 周璧华,陈斌,石立华.电磁脉冲及其工程防护M. 北京：国防工业出版社,2003. 2 张仁豫,陈昌渔,王昌长 .高电压试验技术 M. 北京：清华高校出版社, 2003. 3 曾中正 . 有用脉冲功率技术引论 M. 西安：陕西科学技术出版社,2003. 4 郭允晟,苏秉伟,方伟乔等 .脉冲参数与时域测量技
6、术 M. 北京：中国计量出版社,1989. 5 梁曦东,陈昌渔,周远翔 .高电压工程 M. 北京：清华高校出版社,2003. 6 谭阳红,蒋文科,何怡刚 .基于 OrCAD 10.5 的电子电路分析与设计 M. 北京：国防工业出版社, 2007. 2.学术期刊、学术会议等其它参考文献自备；完 成 期 限：指导老师签名：专业负责人签名：名师归纳总结 年月日第 5 页,共 35 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录摘要 IABSTRACT
7、I1 绪论 11.1 课题讨论的背景及意义 11.2 国内外讨论动态 21.2.1 脉冲电压测量 21.2.2 电阻分压器讨论现状 31.3 本文的主要讨论内容 42 电阻分压器原理分析 53 电阻分压器的设计 83.1 结构确定 83.2 材料挑选 83.2.1 电阻的挑选 83.2.2 壳体材料的挑选 113.2.3 绝缘材料的挑选 113.2.4 电缆的挑选 133.2.5 其他材料的挑选 144 电阻分压器模拟仿真 154.1 OrCAD 简介 154.2 电路模拟仿真 164.2.1 电阻分压器各电路参数运算 164.2.2 电路原理图的绘制 174.2.3 电路的 PSpice A
8、/D 分析 18名师归纳总结 4.3 电阻分压器测量误差分析21第 7 页,共 35 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 4.3.1 削减杂散电容对测量精确度的影响 21 4.3.2 针对其他影响因素的补偿措施 22 终止语 22 致谢 23 参考文献 23 附录 25名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 试验用小型电阻分压器的设计摘 要在受控核聚变、强流电子加速、高功率微波和自由电子激光等高科技领域中,脉冲高电压测量系统的分压器是一个关键性部件；电阻分压器原理简洁,应用广 泛
9、,但当测量瞬时幅值达几十千伏的电压时,就必需要考虑分布参数、高压绝缘和 阻抗匹配等因素的影响,此时要求分压器具有良好的响应特性和稳固性；本文讨论的电阻分压器主要用于测量来自高压脉冲源的幅值为 30kV、上升时 间为纳秒级的高压脉冲信号；通过对分压比的运算、结构的确定以及材料的挑选,完成了二级电阻分压器的设计；对于所设计的分压器建立了电路模型,运用OrCAD 软件对其传输性能进行了模拟仿真,分析了影响其传输性能的因素；最终 通过仿真波形与实际波形的对比分析,证明白所设计的电阻分压器传输性能好,符 合试验要求；关键词 脉冲高电压；电阻分压器；OrCAD ；试验 DESIGN OF A SMALL
10、RESISTOR DIVIDER FOR TEST ABSTRACT Voltage divider is a key part of high-voltage pulse measuring system in controlled nuclear fusion, strong electron acceleration, high power microwave and free electron 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - laser and other high-tech fields. The pr
11、inciple of resistor divider is simple and widely used, but the distribution parameters, high-voltage insulation and impedance matching and other factors must be considered when the amplitude of the instantaneous voltage is up to tens of kilovolts.Good response and stability of voltage divider is req
12、uired. The resistor divider studied in this paper is mainly used for measuring high voltage pulse coming from the high-voltage pulse source. The amplitude of the pulse is up to 30 kilovoltsand the rise time of the pulse is nanosecond.A two-stage resistor divider is designed after the calculation of
13、divider ratio, structure determination and materials selection. The circuit model of the divider designed is established. The transmission performance of the divider designed is simulated, and the factors affecting the transmission performance of the divider is analyzed. Good transmission performanc
14、e of the resistor divider is approved through the comparative analysis of the waveform and actual waveform, and the resistor divider designed meets the experimental requirements. KEYWORDS high-voltage pulse, resistor divider, OrCAD ,test 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1 绪论
15、1.1 课题讨论的背景及意义在脉冲功率技术领域,高压脉冲的测量是一个特别关键的问题.由于高压纳秒脉冲固有的一些特性使得测量系统具有一些新的特点：1纳秒脉冲上升沿很陡；被测脉冲上升沿上升时间通常约为几纳秒,有时可 低达亚纳秒,所以要想精确的进行测量,测量系统的上升时间不应超过被测波形上 升时间的 1/3；因此对测量系统的要求很高；2要确保测量脉冲波形不畸变；但是一般的测量系统由于带宽不够,所以测 量得到的信号往往是畸变的信号,这就要求对测量系统进行补偿,从而获得真实的 信号波形；3测量系统要进行屏蔽；测量脉冲高电压的常用方法是分压器与数字储备示波器为主要组件的测量系 统、微积分环节与数字储备示波
16、器为主要组件的测量系统及光电测量系统等；由于 被测信号具有幅值高、前沿快以及环境电磁干扰强等特点,而试验室所用的示波 器、数字记录仪等通用仪器的耐高压和强干扰的才能差,此时需要通过分压器才能 进行峰值和波形的测量；在测量系统中,最主要的误差来自于分压器,所以分压器 的设计是关键；在分压器和储备示波器组成的测量系统中,分压器作为一转换装置,和测量系 统的高压引线、输出电缆、示波器等各部件的阻抗失配,可能引起反射、振荡及初 始分压比和稳态分压比产生差异；对测量系统影响严峻；因此有关分压器的讨论也 成了当今讨论的热点；本课题的讨论目的就是利用现有的理论基础,通过仿真分析和实际试验,进一 步探讨影响分
17、压器性能的因素,探究改善分压器性能的有效途径,为高性能纳秒脉 冲电压测量分压器供应指导,同时试验设计出能够满意纳秒级高压脉冲测量要求的 小型分压器；应用已有的理论和技术研制纳秒级高压脉冲测量电阻分压器,有针对性的分析 分压器的性能影响因素,探究提高电阻分压器性能的可能途径,讨论相关的脉冲测名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 量技术,并进行适当的应用讨论,不仅是纳秒脉冲测量技术的要求,而且是电磁武 器技术进展的需要,更有利于促进相关技术的进展；研制过程中,相应的仿真数据、试验结论和论文资料对以后分压器的设计制造也具有
18、特别重要的意义；1.2 国内外讨论动态纳秒级高电压脉冲是极快速的变化过程,其测量存在着诸多值得讨论和重视的 问题；其一,被测脉冲前沿快；通常要求纳秒级高电压脉冲测量系统的上升时间为亚纳秒到十纳秒范畴；对于这样的上升时间要求,即使测量系统中存在很微小的杂 散参数或不连续性,都可能对测量结果产生显著的影响；其二,被测脉冲幅值高；电压幅值通常从几十千伏到兆伏级；因此被测电压在测量系统中的衰减倍数为 10 4量级,分压器的衰减倍数一般应达10 3 量级,这样的衰减倍数一级分压器较难做到,二级分压器的响应可能也不抱负,设计难度较大；其三,快脉冲情形下的电磁 干扰严峻；由于脉冲前沿快,相应的短波长成分能量
19、大,空间电磁干扰强；其四,测量系统内部各组成部分间的阻抗匹配与否,对测量结果的影响突出 1；1.2.1 脉冲电压测量脉冲高压有两个特点：一是连续时间短、变化快；二是电压高；这打算了其测 量方法不同于一般的电压测量；目前,国内外关于纳秒脉冲测量常用的测量系统 有：分压器测量系统、微积分测量系统、光电测量系统 2；1.2.1.1 分压器测量系统电压峰值不很高的脉冲电压（几千伏至50 千伏）,可以通过商品高电压探头或衰减器及通用的数字储存示波器直接进行测量；但当被测脉冲电压峰值很高时,就必需要通过分压器等的转换装置及其他多个部件组成的冲击高压分压系统进行峰 值及波形的测量；分压器由高压臂阻抗和低压臂
20、阻抗构成,高压脉冲加于高压臂 端,由低压臂端输出到示波器测量；常用的分压器有：电阻分压器、电容分压器和 阻容分压器等；电阻分压器结构简洁,测量精度较高,长期稳固性较好；电阻分压 器测量瞬态脉冲电压时所产生的误差,与阻值和对地杂散电容的乘积有关,所以应 尽量减小对地杂散电容的大小及影响；通常除尽量减小分压器的尺寸外,仍可以采名师归纳总结 取供应式或收集式分布电容补偿及电感补偿等技术改善分压器的响应性能3-10；电第 12 页,共 35 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 容分压器不消耗能量,没有发热的麻烦,对测量波前和半峰值时间较长的脉冲波,比电阻分压器
21、较为有利；由于存在回路杂散震荡问题,对测量陡波脉冲而言,其额定电压也不能太高；又当存在高压引线时,其响应特性不如电阻分压器好 11-13；低 压臂回路的制作要点是尽量防止引线电感,假如低压臂回路制作不当,就会引入振 荡；为了阻尼电容分压器回路的振荡,进展了阻容串联分压器,其性能与补偿度和 阻尼度有关 14；1.2.1.2 微积分测量系统随 着 数 字 化 的 不 断 发 展 , 20 世 纪80 年 代 初 , 微 分 积 分 测 量 系 统（Differentiating-Integrating measuring systems,简称 D/I 系统）开头兴起,该系统的 优点是：对高压源的负
22、荷效应微小,具有足够高的响应特性；缺点是：当微分环节 的电容值很小时,往往静态分压比的测量误差较大；对微分环节的电阻的无感要求 很高；当被测脉冲上升沿很陡时,微分环节的电阻上会显现极高的尖峰脉冲电压；对积分器的要求高,对微分部分的电阻的无感要求也比一般电阻分压器的高得多 15；1.2.1.3 光电测量系统 光电测量系统是一种利用各种电光效应或光通信方式进行测量的系统；在高电 压技术颂域内,可用它进行高电压、大电流、电场强度以及其他参量的测量；在此 系统中,利用光纤传输线路良好的绝缘性能,可把高电压设备、试品与高灵敏度的 测量仪器（如数字储备示波器）及运算机隔离开来；除了可以提高测量仪器及工作
23、人员的安全性外,仍可减弱射频干扰和杂散寄生信号对测量回路的影响；但与传统 的高压分压器或分流器为主的测量系统相比,光电测量系统的稳固性较差 14, 16-19；1.2.2 电阻分压器讨论现状在分压器与储备示波器组成的测量系统中,分压器为一关键部件,作为转换装 置将高电压脉冲转换成数字转换器所能处理的低电压脉冲,分压器分压性能的好坏 直接影响测试系统的整体性能；电阻分压器的高压臂和低压臂均由电阻器构成；电阻分压器工作在直流或低频 段时,近似认为分布电容对分压器的分压比没有影响,所以广泛应用于低频高压测 量中；电阻分压器结构简洁,测量精度较高,长期稳固性较好；电阻分压器测量瞬名师归纳总结 - -
24、- - - - -第 13 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 态脉冲电压时所产生的误差,与阻值和对地杂散电容的乘积相关,所以应尽量减小 对地杂散电容的大小及影响；通常除尽量减小分压器的尺寸外,仍可以实行供应式或收集式分布电容补偿及电感补偿等技术改善分压器的响应性能；国内外电阻分压器的讨论机构主要有：东南高校、国防科技高校、中科院电工所和西安交通高校,华南理工高校等；2001 年牛海清20研制了一种用于测量电力系统中电压测量所用的电阻分压器,从路的角度分析分压器误差特性,然后利用电 磁仿真软件 ANSYS 对分压器结构进行仿真运算,从场的角度分析分压器的结构方 案
25、,分析各方案幅值误差、相角误差及最大场强,从而优化出一种正确结构方案；所研制电阻分压器具有体积小、传输频带宽、不存在饱和问题、无谐振等优点；东 南高校陈炜峰 21等人利用 PSPICE软件分析影响分压器性能的各种因素,提出了收 集式分布电容补偿方法,设计了基于该补偿方法的电阻分压器,随着运算电磁学的不断向前进展,目前很多方法可用于电阻分压器的电磁仿真运算,例如：有限元法FEM、时域有限差分法 FDTD 、频域共形映射法 Conformal Mapping Frequency-domain、频域矩量法 FDMM 、时域矩量法 TDMM 等；当然随着电子运算机性能 的飞速提高,基于这些算法的电磁场
26、仿真运算软件也相继显现,例如：基于有限元法的 ANSYS、基于矩量法的FEKO, IE3D、基于时域有限差分方法的FIDELITY以及多种运算方法混合应用的EMC2000、CST 等；这些商业仿真运算软件的出现,将电磁工程师从繁琐的程序中解脱出来,使得仿真运算更为简洁,所得到的结 果也更加精确,仿真软件的应用将大大提高工作的效率和运算的牢靠性；虽然运算 电磁学领域中仿真运算方法很多,但是对于纳秒脉冲测量用电阻分压器的仿真运算 仍很少；综上所述,电阻分压器电磁仿真技术是国内外纳秒脉冲测量以及电磁脉冲防护 领域讨论的热点问题,随着纳秒脉冲测量技术的要求,早期核电磁脉冲波形上升时 间由原先的 10n
27、s 缩短到 23 ns,上升时间越来越短,幅值越来越高；相应的测量 系统也有了新的技术要求,因此讨论满意纳秒脉冲测量要求的电阻分压器是特别必 要的；1.3 本文的主要讨论内容本文讨论的是高压脉冲信号的测量,电阻分压器结构简洁,测量精度较高,在名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 待测电压比较低 几万伏 的条件下 ,它的几何尺寸相对电容分压器等比较小 ,而且性能好、使用便利 ,所以应用相当广泛,作为一个转换装置,其最基本的功能是精确快速的反映被测电压；阶跃响应时间是衡量分压器性能的一个重要指标 . 在抱负情形下,阶跃响
28、应时间为零 ,这样测量出来的波形就跟待测波形完全一样 . 但由于电感、电容等杂散参数的存在 ,阶跃响应时间或多或少的存在,如何尽可能小的削减分压器阶跃响应时间 ,使测出的波形与真实波形尽可能一样是讨论人员研制分压器时关注的焦点 .因此 ,探讨杂散参数对分压器阶跃响应时间的影响规律具有重要的意义；本文通过 OrCAD 软件进行模拟仿真,分析分压器和纳秒高压测量系统各部件的阻抗匹配问题等等因素,进而确定其正确结构参数,最终研制出符合高压纳秒脉冲测量要求的电阻分压器；并制作出实物,对其进行性能试验,进一步改进；2 电阻分压器原理分析抱负的电阻分压器由两个纯电阻串联而成,其中任何一个电阻上的电压都小于
29、输入电压,通常输出信号从较小的电阻上引出；实际上,任何电阻都具有肯定的杂散电感,电阻之间、电阻与地之间都有肯定的杂散电容,分压器和测量回路中往往不行防止仍有引线；考虑了分布杂散参数的电阻分压器的等效电路如图 2.1所示：图 2.1 电阻分压器的分布参数等效电路其中,R nR 为分压器总电阻,C e nC e 为分压器总对地电容；于是,分压器输出波形的 10%90%上升时间为t r 0 1. .0 9 ln2 9RC e 0 . 22 RC e（2-1）即分压器的上升时间正比于总电阻与总对地电容之积；因此欲减小分压器的上升时间,必需尽可能降低分压器对地电容,同时适当限制分压器的电阻值；名师归纳总
30、结 - - - - - - -第 15 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 电阻分压器的集总参数等效电路如图 2.2：图2.2 电阻分压器的集总参数等效电路R -高压臂电阻 ；R -低压臂电阻 ；C -等效对地电容 *其中C*0 1.R2Ce0 1.R 1Ce,RR 1R 2R 1（2-2）eR 1R 2R 2这个模型与分布参数模型等效；可以看出,在C 和 eR 确定时,应适当限制分压比的大小,从而掌握分压器的上升时间；由于高速快脉冲电压的瞬时幅值可达几百kV ,分压器的衰减倍数应达 10 310 4量级, 要采纳 2 级甚至 3 级分压 1；本文采纳的是二级电阻
31、分压器；其原理如图 2.3：图2.3 二级电阻分压器原理图R 第 1 级高压臂电阻；R 第 2 级高压臂电阻；R 第 1 级低压臂电阻 R 第 2 级低压臂电阻名师归纳总结 二级电阻分压器的集总参数等效电路如图2.4：第 16 页,共 35 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图2.4 二级电阻分压器的集总参数等效电路R -第 1 级高压臂电阻；R -第 1 级低压臂电阻；C*-第 1 级等效对地电容e 1R -第 2 级高压臂电阻；R -第 2 级低压臂电阻；C*-第 2 级等效对地电容e2其中L 为补偿电感,而C*0 1.R 1C e1；C*20
32、1.R 3Ce2（2-3）e 1R 2eR 4C 和Ce2分别为第 1 级和第 2 级的分布电容 ；对上述电路可写出如下方程：V i R 1 I 1 V p（2-4）* dVp * dVoI 1 C el V p R 2 I 2 C e 2（2-5）dt dtV p V o C e *2 dVo（2-6）dtdI 2V o R 4 I 2 L c（2-7）dt由于 R 3 R 2,因此其次个方程右边第 3、4 项可以忽视,从而前两个方程可以单独封闭求解得出 V , 进而将其作为第三、四个方程的源项得到输出电压；这就是说补偿电感 L 的作用仅仅局限于分压器的第 2 级,因此补偿成效很有限；对于传
33、统的线绕式电阻分压器而言 , 由于其杂散电容和电阻自身电感的影响 , 容易产生谐振和振铃 22, 因此传统的线绕式电阻分压器不适于测量带宽 1GHz, 上升时间为亚ns的快脉冲；为了尽量排除杂散参数的影响, 本文采纳高压玻璃釉电阻作为二级电阻分压器第名师归纳总结 1级的高压臂电阻R , 第1级低压臂R 和第2级分压电阻R 、R , 都采纳金属膜无感电第 17 页,共 35 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 阻；此外仍必需考虑到分压器第1级与第 2级和同轴电缆的阻抗匹配23；由于总的分压比确定,通过调剂第 1、2级各自安排的分压比,得到最合理的结果,才
34、能确定最合理的电阻值,使得分压成效尽量完善；3 电阻分压器的设计3.1 结构确定对于如图 2.3所示的二级分压系统, 必需尽量减小杂散参数对分压器测量系统的影响,要做好绝缘屏蔽、阻抗匹配等措施,以兼顾高频分压及耐压的要求；同轴式分压器结构简洁、制作简洁、便于与同轴电缆连接；基于以上的构想 ,本文设计了如图3.1所示的电阻分压器：图3.1 电阻分压器结构简图整个分压器以铝合金管作为壳体,轻巧便利；为了尽量减小引线电感,电阻圈 1和电阻圈 2均由10个呈辐射状的电阻做成2；电阻圈 1相当于分压器第 1级的低压臂,电阻圈 2相当于分压器第 2级的低压臂,两个电阻圈之间的电阻为分压器第 2级的高压臂；
35、3.2 材料挑选 24-263.2.1电阻的挑选3.2.1.1分压器各电阻阻值的确定 脉冲源电压为 30kV,示波器输入电压为 5V,因此分压器总的分压比为N30k V5 V6000（3-1）设分压器第 1级分压比为 N1,第 2级分压比为 N2,就有：名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - N 1N2N（3-2）取N1=300,由（ 3-1）（ 3-2）式得： N2=20；由于分压器输出端与传输电缆的匹配（始端匹配）,传输电缆与示波器输入端 的匹配（终端匹配）严峻影响测量的精确性,所以挑选：R 250R 450R50
36、0；电阻圈 1 和电阻圈 2 均由10 个呈辐射状的电阻做成,因此各个电阻由R 1R 2N1,R 3R 4N2得：R 115 kR 31 k3.2.1.2 电阻材料型号的挑选 1第1级高压臂电阻的挑选 对于传统的线绕式电阻而言,由于其杂散电容和电阻自身电感的影响 , 简洁产生 谐振和振铃 , 因此传统的线绕式电阻不适于测量高压快脉冲；非线绕电阻器分为薄膜型电阻器和合成型电阻器两类；薄膜型电阻器分为碳膜 电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器及合金箔电阻器；合成型电阻器分为合 成碳膜电阻器、金属玻璃釉电阻器、有机实芯电阻器及无机实芯电阻器；玻璃釉电阻器也叫做金属玻璃釉电阻器或厚膜电阻器；这种电阻
37、器的电阻体是 由银、钯、铑和钌等的金属氧化物和玻璃釉粘合剂在高温下烧结制成的；这种电阻 器的特点是耐高温、比率功率较大、阻值范畴宽、温度系数小、制造工艺简洁；既 可制成一般精度的电阻器,也可制成精密电阻器；依据特别要求,其精度可达01.%；玻璃釉电阻器有三种结构形式：带引线的片形、圆柱形和不带引线的片形；玻璃釉电阻器有以下几种类型：小功率玻璃釉电阻器这种电阻的电阻体采纳稳固性好、牢靠性高的钌系金属玻璃釉电阻浆料、用印刷法成膜,在 800以上高温烧结成的电阻膜；端头采纳易焊接、稳固、牢靠的钯 -银电极,并用高温焊料焊接引线；这种电阻采纳单向引出线,能直接插入印刷电路,便于装配；高阻玻璃釉电阻器这
38、种电阻器的电阻体也是采纳性能稳固、牢靠性高的金属玻璃釉电阻体,钯 -银电极及高温焊接的引出线；它与高阻合成碳膜电阻器相比,具名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 有体积小、重量轻、高频特性好、价格低等优点；高压玻璃釉电阻器这种电阻器的电阻体是采纳性能优良的钌酸盐系电阻浆料高温烧结而成；主要用在各种交直流及脉冲高压设备中；玻璃釉片电阻器这种电阻器是无引线结构电阻器,体积小、轻、薄片型、多应用于电子运算机、电子手表、电子和谐器、摄像机等整机中；由于第 1级高压臂电阻耐压高,性能要求高,不宜采纳一般电阻,所以本文采纳 玻璃
39、釉电阻 RIG8B；其耐高电压,大功率,主要用于高压分压器、高压测试设备、老练设备、负载；由运算得：额定功率 p=50W,外形尺寸 dl= 26mm 135mm, D=M6mm 2其他电阻的挑选 为使分压器达到精确度要求,所选电阻元件必需具有较小的温度系数和电压系 数；同时分压器仍要满意肯定的耐高压冲击的要求,考虑到减小分压器体积,电阻 串联的个数不宜多,故需要采纳高阻值高电压的电阻；常规用于电阻分压器的电阻 主要有碳膜电阻器、金属膜电阻器和线绕电阻；对这几种电阻器进行分析和比较如 下：碳膜电阻器是一种薄膜电阻器,它是通过真空高温热分解的结晶碳沉积在柱形 的或管形的陶瓷骨架上制成的,并通过掌握
40、膜的厚度和刻槽来掌握电阻值,因其制 作简洁,成本低廉,得到广泛应用；合成碳膜电阻器是将碳黑、填料和有机粘合剂 配成悬浮液 ,涂覆在绝缘骨架上,经加热聚合而成,这种电阻器主要适于制成高压、高阻用的电阻器,但不足之处在于抗湿性差,电压稳固性低,频率特性不好,噪声 大；金属膜电阻器也是一种薄膜电阻器,它是将金属或合金材料用高真空加热蒸发 法在陶瓷体上形成一层薄膜制成；金属膜电阻器具有耐高温、抗氧化、热稳固性 好、超负载稳固性好,长期工作稳固牢靠的特性；温度系数小 ,工作频率范畴大,噪 声电动势很小,电压系数比碳膜电阻器更好,相同功率条件下比碳膜电阻器体积小 很多；但金属膜电阻器的脉冲负荷稳固性较差；
41、线绕电阻器是用高比电阻材料康铜、锰铜或镍铬合金丝缠绕在陶瓷骨架上制作 而成的电阻器；线绕电阻器具有噪声小甚至无电流噪声温度系数小、热稳固性好、耐高温,功率大,能承担大功率负荷等优点；其缺点是高频特性差,线绕电阻器可 以制成低噪声,耐热性好的功率型一般线绕电阻器、精密线绕电阻器以及高精密线名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 绕电阻器；但是,通常线绕电阻器的最高工作电压只有几百伏；故不适用于幅值很 高的纳秒高压脉冲测量；通过以上几种电阻的分析可知碳膜电阻器脉冲负荷稳固性较差,经受上升沿很 快的电压冲击或正常的操作冲击电
42、压之后,阻值会发生转变；线绕电阻器最高工作 电压只有几百伏,也不适于纳秒高压测量；而金属氧化膜电阻具有高信任性,高稳 定性及不燃等特性,适用于各种较大功率回路,故在分压器制作过程中选用金属氧 化膜电阻器；为了尽量减小杂散参数的影响, 电阻圈 1,2和第 2级高压臂电阻均采纳金属膜无感电阻；电阻圈 1,2的各个电阻选用 0.05W,500金属膜无感电阻；第 2级高压臂电 阻R3选用 0.05W,1k金属膜无感电阻；3.2.2壳体材料的挑选铝是工业上常用的轻型金属材料,资源丰富,其特点是密度小,由于纯铝的强 度低,因此常采纳铝合金,提高其强度和耐热性能；本文采纳铝合金管作为壳体,其价格比铜低,轻巧
43、便利,亦能满意试验要求；综合考虑绝缘屏蔽、对地电容等的影响,选用内径为 金管；3.2.3绝缘材料的挑选 50mm、壁厚 5mm的铝合绝缘材料在各种电器设备、电工外表中使带电部件与其他部件相互隔离,起着 机械支撑、固定以及灭弧、散热、储能、防潮、防霉或改善电场的电位分布和爱护 导体的作用；电气修理中,选用优质的绝缘材料、合理采纳绝缘材料的新技术,对 提高电气设备的性能成本比和改善电气设备的功率重量比具有显著的作用；绝缘材料又叫电介质,按物态可分为气体、液体和固体；空气、氢、氮、二氧 化碳、六氟化硫以及甲烷等都是良好的气体绝缘材料；变压器油、开关油、电容器 油、电缆油等矿物油,十二烷基苯、聚异丁烯、硅油和三氯联苯等合成油以及蓖麻 油等,都是优良的液体绝缘材料；固体绝缘材料中常用的有绝缘漆、纸、纸板及纤 维制品、漆布、漆管和绑扎带等绝缘纤维浸渍制品、云母制品、塑料、橡胶、玻璃 和电工陶瓷等；名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 绝缘材料的选用需要留意几点：1绝缘强度与电击穿当绝缘材料两端外施电压超过肯定值时,绝缘材料将被击穿,这种现象称为绝缘材料的电击穿；绝缘材料在使用时