Research on fuze microswitch based on corona discharge effect

Abnormal voltages such as electrostatic, constant current, and strong electromagnetic signals can erro-neously trigger operation of MEMS pyrotechnics and control systems in a fuze, which may result in casualties. This study designs a solid-state micro-scale switch by combining the corona gas discharge theory of asymmetric electric fields and Peek's Law. The MEMS switch can be transferred from "off" to"on" through the gas breakdown between the corona electrodes. In the model, one of the two electrodes is spherical and the other flat, so a non-uniform electric field is formed around the electrodes. The theoretical work is as follows. First, the relation among the radius of curvature of the spherical electrode, the discharge gap, and the air breakdown voltage is obtained; to meet the low voltage (30-60 V) required to drive the MEMS switch, the radius of curvature of the spherical electrode needs to be 10-50 μm and the discharge gap between the two electrodes needs to be 9-11 μm. Second, the optimal ratio ε is introduced to parameterize the model. Finally, the corona discharge structural parameters are determined by comparing the theoretical and electric field simulation results. The switch is then fabricated via MEMS processing. A hardware test platform is built and the performing chip tested. It is found that when the electrode gap is 9 μm, the electrostatic voltage is at least 37.3 V, with an error of 2.6% between the actual and theoretical air breakdown voltages. When the electrode gap is 11 μm, the electrostatic voltage is at least 42.3 V, with an error of 10.5% between the actual and theoretical air breakdown voltages. Both cases meet the design requirements.     

电晕放电辐射场若干特性分析

为了研究电晕放电辐射场若干特性,首先进行了电晕放电时电晕电流的理论分析,研究了电晕电流的波形随电压变化情况。然后在采用针-板电极物理实验模型的基础上进行了电晕放电实验研究,分析了放电针上的充电电压对脉冲电流的影响,并确定了辐射场随传播距离的变化规律以及放电重复率随电压的变化情况。实验结果发现,当针为负极性时先发生放电,但正极性下先发生火花放电;电晕放电辐射场与距离成反比关系;放电重复率随着电压的增大而增大。     

电晕放电辐射信号分析的小波基函数选取

研究电晕放电辐射信号既有利于消除其危害又有助于加强对其利用。针对小波变换提出在不同情况下对不同类型的电晕放电进行分析时,选取小波基函数的方法,理论上可以通过信号与小波波形的匹配或者通过计算信号与小波相关系数的方法来确定,而在不确定放电类型时可进行实际分析。     

对空气静电放电的频域研究

利用辐射电磁场的推迟势方程对空气静电放电的电磁场频谱进行了理论推导,对放电电流峰值和金属小环上的耦合电压峰-峰值进行了测量,使用数字存储示波器记录了放电电流和耦合电压的波形。利用测量结果对静电放电的电磁场频谱进行了理论计算,比较了不同放电电压下耦合电压的幅度谱和功率谱,结果表明:空气静电放电的能量主要集中在直流到2.0 GHz的频段内。     

KVM-OSD技术在指火控系统中的应用

为了满足军用集成运算环境对外部操控与显示设备的特殊要求,采用高分辨率视频切换技术、高速差分信号切换芯片与OSD字符叠加技术设计了KVM切换模块,并应用于指火控系统。该模块采用按键分别控制VGA视频与USB键盘、鼠标切换。经模块级、单元级与可靠性考核试验以及在指火控系统中的应用证明了该模块具有良好的稳定性与可靠性,方便了使用人员的操作。     

航天服静电放电点燃能力实验研究

人—航天服系统产生的静电放电能否引燃航天服关系到载人航天飞机的安全性。通过实验研究了在纯氧和普通大气条件下 ,静电放电对各种航天服的引燃能力。实验表明 ,在普通大气条件下 ,静电放电不能引燃航天服材料。在纯氧条件下 ,点燃航天服材料所需的静电能量与静电放电的模型有关 ,机器模型的引燃能力最强。静电放电航天服点燃航天服材料所需的最小能量为 4 8mJ。     

开关稳压电源中的功率变压器设计方法

阐述了开关电源功率变压器的特性、参数及公式 ,提出了对变压器和选择磁芯材料的要求 ,最后叙述了变压器的设计步骤及计算公式     

基于ADV212的探空火箭图像采集与压缩系统

针对探空火箭遥测带宽低、图像监控通路多、系统小型化等设计难点,本文提出了一种基于ADV212的图像采集与压缩系统设计方案。采用可以同时支持无损和高压缩比有损压缩的JPEG2000图像压缩标准,提出适用于箭上图像采集特点的通道切换和中断处理策略,并以“乒乓”操作的流水线作业方式实现多路图像通道数据吞吐,通过两个实时发送通道和一个缓存发送通道向火箭遥测链路发送图像数据。提出了一种具有动态帧频和压缩比的图像压缩方案,解决了探空火箭遥测带宽有限这一问题。本设计以Virtex-4系列FPGA作为系统控制核心,采用ADV7182和ADV212分别完成图像的采集和压缩,分别采用SRAM和SDRAM实现图像的实时传输和缓存传输。通过比较图像间的PSNR值,试验并分析了适用于CCD图像的压缩滤波器和小波变换级数,得到了较为满意的图像质量。设计较好地满足了本次空间环境垂直探测探空火箭的图像采集任务。     

基于系统构型替换的固冲发动机故障模式半实物仿真

为全面快速验证冲压发动机的故障检测算法，基于构型替换建立了能模拟多种固冲发动机故障的仿真验证平台。基于此平台，搭建了发动机点火故障模型、压强传感器故障模型、设备接口模型，以及与真实控制器中检测算法具有相同外部接口和系统构型的故障检测算法模型等。通过系统构型的切换，将同一个故障模式注入故障检测算法模型和真实发动机系统，并通过对比同一组故障模式下故障检测模型检测结果与发动机控制系统检测结果，来对发动机控制器中的故障检测算法进行快速验证。以无喷管助推器点火的检测为例，讲述了该方法的建模、实验验证及分析过程，此外，该方法还能应用到无喷管助推器关机、进气道前后堵盖打开、燃气发生器点火、燃气流量容错控制等多个故障模式的仿真模拟与验证，具有很强的通用性，能大大地降低控制系统开发与验证的时间成本，具有很强的应用价值。     

接近速度和放电电压对空气式静电放电参数的影响

对影响空气式静电放电的一个重要因素——电弧结构进行了理论分析。在此基础上，利用新研制成功的静电放电模拟测试系统，分析了接近速度和放电电压对静电放电电流峰值、上升时间以及感应电压峰-峰值的影响。试验得出，在放电电压一定的情况下，放电电流峰值和感应电压峰-峰值随接近速度的增大而增大；上升时间随接近速度的增大而减小。这些试验结果为建立静电放电抗扰度试验新方法提供了依据。