CN106057396B - 高温等离子气体超导电磁线圈及微波脉冲发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温等离子气体超导电磁线圈及微波脉冲发生装置，所述超导电磁线圈包括绝缘外体，所述绝缘外体内封装有电磁线圈、电***和火***，所述电磁线圈由管状导电体绕成螺旋状，所述管状导电体内为真空状并填装有水银，所述管状导电体内孔两端焊接密封，所述火***与电***填装在电压负极膨胀体中，所述电压负极膨胀体中远离电***一端的绝缘外体上开设有导气孔。本发明的电磁线圈由管状导电体绕成螺旋状，并将管状导电体密封抽为真空并填装水银，通电时在高电压、强电流作用下，导电体内水银瞬时气化形成高温离子气体超导电磁线圈，同时产生超强电磁场；从而可以方便地提高电流导入到虚阴极微波发生器，并产生超强微波脉冲波。
Description
技术领域
本发明涉及一种电磁线圈及其微波脉冲发生装置，尤其涉及一种高温等离子气体超导电磁线圈及微波脉冲发生装置。
背景技术
虚阴极超强功率脉冲微波发生装置，通常是由高压电源产生器、电磁线圈磁通量压缩***、虚阴极脉冲微波发生器及辐射天线组合而成。传统的虚阴极超强功率脉冲微波发生装置中，电磁线圈是采用铜线绕制成螺旋状的电磁线圈其内阻较大。该绕制的电磁线圈在电压一定的情况下，匝数一定的电磁线圈导线上的电流也就确定，这也就无法进一步提高电流导入到虚阴极微波发生器，进而也就无法产生超强的微波脉冲波。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高温等离子气体超导电磁线圈及微波脉冲发生装置，能够形成高温离子气体超导电磁线圈，同时产生超强电磁场及电磁能；从而可以方便地提高电流导入到虚阴极微波发生器，并产生超强的微波脉冲波。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种高温等离子气体超导电磁线圈，包括绝缘外体，所述绝缘外体内封装有电磁线圈、电***和火***，其中，所述电磁线圈由管状导电体绕成螺旋状，所述管状导电体内为真空状并填装有水银，所述管状导电体内孔两端焊接密封，所述火***与电***填装在电压负极膨胀体中，所述电压负极膨胀体中远离电***一端的绝缘外体上开设有导气孔。
上述的高温等离子气体超导电磁线圈，其中，所述电压负极膨胀体由铜导体按等分褶皱形式卷成中空管状体，所述电压负极膨胀体外包覆有绝缘套。
上述的高温等离子气体超导电磁线圈，其中，所述电磁线圈一端与电压正极接线环电气连接；所述电压负极膨胀体一端与电压负极接线端电气连接；所述电***安装在电压负极接线端中心孔中，所述电压负极接线端与电***外壳负极电气连接，所述电压负极接线端通过绝缘套与电***接线正极端隔离；所述电压正极接线环和电压负极接线端之间设置有隔离绝缘体。
本发明为解决上述技术问题还提供一种微波脉冲发生装置，至少包括一个上述的高温等离子气体超导电磁线圈，所述绝缘外体内远离电***的一端还封装有微波发生器，所述绝缘外体连同其内的高温等离子气体超导电磁线圈以及微波发生器一起填装在一钢管内，所述电***通过电***控制电路和高压电源相连，所述微波发生器的阴极与电压负极膨胀体相连，所述微波发生器的阳极与电磁线圈相连。
上述的微波脉冲发生装置，其中，包括多个上述的高温等离子气体超导电磁线圈，每个绝缘外体连同其内的高温等离子气体超导电磁线圈以及微波发生器一起填装在一个钢管内，多个微波发生器分时序控制发射超强脉冲微波束。
上述的微波脉冲发生装置，其中，所述电磁线圈一端与电压正极接线环电气连接；所述微波发生器包括微波发生器本体，所述微波发生器本体内设置有阴极和阳极孔网，所述阴极呈锥体状，并且锥面与电压负极膨胀体另一端紧密电气连接；所述阳极孔网上形成有多个小孔，所述阳极孔网与阴极形成电离时产生的电子在阳极孔网吸引下穿过多个小孔进入波导定向天线进行谐振并产生微波脉冲，所述波导定向天线开口处为微波脉冲发射方向。
上述的微波脉冲发生装置，其中，所述电压负极膨胀体一端与电压负极接线端电气连接；所述阳极孔网外包覆有阳极导电套，所述阳极导电套的一端与电磁线圈的另一端进行电气连接，所述阳极导电套的另一端与波导定向天线电气连接。
上述的微波脉冲发生装置，其中，所述阴极采用碳化钨钢形成锥体状，所述阳极孔网采用钨铜合金材料，所述微波发生器本体和绝缘外体采用聚四氟乙烯材料。
上述的微波脉冲发生装置，其中，所述钢管安装在金属底座上，所述金属底座通过电气隔离将高电压V+、高电压V-及电***正极Vs引出；所述高电压V+极与光耦合高压离子开关连接，所述高电压V-极与高压电源连接，所述电***正极Vs与电***控制电路连接；所述光耦合高压离子开关的光耦合输出端连接电***控制电路输入端，当光耦合高压离子开关有强电流导通时产生电离子光触发光敏管并向电***控制电路提供触发信号，再由电***控制电路控制延时后给出电***正极Vs电压。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的高温等离子气体超导电磁线圈及微波脉冲发生装置，所述电磁线圈由管状导电体绕成螺旋状，并将管状导电体密封抽为真空并填装水银，通电时在高电压、强电流作用下，管状导电体内的水银瞬时气化形成高温离子气体超导电磁线圈，同时产生超强电磁场及电磁能；从而可以方便地提高电流导入到虚阴极微波发生器，并产生超强的微波脉冲波。
附图说明
图1为本发明的高温等离子气体超导电磁线圈结构示意图；
图2为本发明高温等离子气体超导电磁线圈中电压负极膨胀体结构示意图；
图3为沿图2中A-A线的剖面结构示意图；
图4为本发明带高温等离子气体超导电磁线圈的微波脉冲发生装置结构示意图。
图中：
10绝缘外体 20电磁线圈 30电压正极接线环
40电压负极接线端 50电***接线正极端 50-1电***
60绝缘套 70绝缘隔离体 80火***
90电压负极膨胀体 100导气孔
10-1微波发生器本体 10-2阴极 1-3波导定向天线
10-4阳极孔网 10-5阳极导电套
1-A高温等离子气体超导电磁线圈
1-B金属钢管 1-C金属底座 1-D光耦合高压离子开关
1-F电***控制电路 DC直流高压电源 R电阻
K1、K2电磁开关 C1、C2…Cn高压电容
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1为本发明的高温等离子气体超导电磁线圈结构示意图。
请参见图1，本发明提供的高温等离子气体超导电磁线圈，包括绝缘外体10、电磁线圈20、电压正极接线环30、电压负极接线端40、电***接线正极端50、电***50-1、绝缘套60、隔离绝缘体70、火***80、电压负极膨胀体90和导气孔100。所述绝缘外体10采用聚四氟乙烯材料；所述电磁线圈20导线采用紫铜管，其内填装一定比例水银及抽真空密封的导线；所述电压正极接线环30采用铜材料并与电磁线圈20一端电气连接；所述电压负极接线端40采用铜材料并与电压负极膨胀体90一端电气连接；所述电***接线正极端50与电***50-1安装在电压负极接线端40中心孔中，电***50-1外壳负极与电压负极接线端40电气连接，而电***接线正极端50通过绝缘套60与电压负极接线端40隔离；所述隔离绝缘体70采用聚四氟乙烯材料，并将电压正极接线环30和电压负极接线端40电气隔离；所述火***80与电***50-1是填装在电压负极膨胀体90中，电***50-1作为引爆引信；所述电压负极膨胀体90是紫铜的电压负极导体，而且可以通过电***50-1引爆火***80，通过***气体使电压负极膨胀体90膨胀与电磁线圈20内壁瞬时电气短路，使得N匝线圈瞬时变为1匝；所述导气孔100是电压负极膨胀体90膨胀时的导气孔。
本发明的绝缘外体10中还可进一步封装微波发生器，微波发生器包括微波发生器本体10-1、阴极10-2、波导定向天线10-3、阳极孔网10-4和阳极导电套10-5。所述微波发生器本体10-1采用聚四氟乙烯材料；所述阴极10-2采用碳化钨钢材料，并且锥面与电压负极膨胀体90一端紧密电气连接；所述阳极孔网10-4采用钨铜合金材料并有多个小孔，而且与阴极10-2形成电离时产生的电子在阳极孔网10-4吸引下可以顺利的穿过多个小孔进入波导定向天线10-3进行谐振并产生微波脉冲；所述波导定向天线10-3开口处为微波脉冲发射方向；所述阳极导电套10-5采用铜材料，并且一端与电磁线圈20的一端进行电气连接，而另一端与波导定向天线10-3一端电气连接。
本发明提供的高温等离子气体超导电磁线圈，当电磁线圈接通高电压时，电磁线圈形成大电流时会瞬时使导线内的水银气化，形成高温等离子气体超导电磁线圈，进而进一步提高增强电磁线圈导线上的电流，所述电压负极膨胀体90是紫铜材料的电压负极导体，其结构是一种等分褶皱形式，便于直径膨胀时不宜开裂，如图2和图3所示。
图4为本发明带高温等离子气体超导电磁线圈的微波脉冲发生装置结构示意图。
请继续参见图4，本发明的高温等离子气体超导电磁线圈1-A可以填装在钢管1-B内，超强微波脉冲从钢管1-B开口处发射出来，形成一超强脉冲微波束；本发明可以再次填装高温等离子气体超导电磁线圈及微波脉冲发生器，再次发射超强脉冲微波束。多脉冲超强脉冲微波束可以通过在多钢管内填装多个高温等离子气体超导电磁线圈及微波脉冲发生器实现。钢管1-B安装在金属底座1-C上，金属底座1-C通过电气隔离将高电压V+、V-及电***正极Vs引出；所述的电压V+极与光耦合高压离子开关1-D连接，电压V-极与高压电源连接，电***正极Vs与电***控制电路1-F连接；所述的光耦合高压离子开关1-D的光耦合输出端连接电***控制电路1-F输入端，当光耦合高压离子开关1-D有强电流导通时产生电离子光触发光敏管并向电***控制电路1-F提供触发信号，再由电***控制电路1-F控制延时给出电***正极Vs电压。
本发明提供的带高温等离子气体超导电磁线圈的微波脉冲发生装置，工作原理如下：由高压电源DC提供高压电源，当电磁开关K1闭合时向多个串并联的高压电容C1、C2…Cn充电，高压电容C1、C2…Cn充满电时电磁开关K1开路，电磁开关K2闭合此时高压电容C1、C2…Cn向高温等离子气体超导电磁线圈1-A供高压电V+、V-；高温等离子气体超导电磁线圈1-A内部是通过电压正极接线环30、电磁线圈20、阳极导电套10-5、波导定向天线10-3、阳极孔网10-4、阴极10-2、电压负极膨胀体90、电压负极接线端40与高压电V+、V-构成电气回路，此时电磁线圈20产生电磁场及电磁能；当电磁线圈20导线电流达到峰值时，电***控制电路1-F输出电***正极Vs电压，电***50-1引爆火***80，通过***气体使电压负极膨胀体90膨胀与电磁线圈20内壁瞬时电气短路，使得N匝线圈瞬时变为1匝，此过程是以压缩磁通量的方式提升螺旋状电磁线圈导线上的电流进一步增强到最大值，接着将此电流导入虚阴极微波发生器，以谐振方式瞬时产生高频微波，最后由微波天线对着指定方向发射出超强的电磁脉冲波。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
Claims (8)
1.一种高温等离子气体超导电磁线圈，包括绝缘外体（10），所述绝缘外体（10）内封装有电磁线圈（20）、电***（50-1）和火***（80），其特征在于，所述电磁线圈（20）由管状导电体绕成螺旋状，所述管状导电体内为真空状并填装有水银，所述管状导电体内孔两端焊接密封，所述火***（80）与电***（50-1）填装在电压负极膨胀体（90）中，所述电压负极膨胀体（90）中远离电***（50-1）一端的绝缘外体（10）上开设有导气孔（100）；所述电压负极膨胀体（90）由铜导体按等分褶皱形式卷成中空管状体，所述电压负极膨胀体（90）一端与电压负极接线端（40）电气连接；所述电***（50-1）安装在电压负极接线端（40）中心孔中，所述电压负极接线端（40）与电***（50-1）外壳负极电气连接，所述电***接线正极端（50）外包覆有绝缘套（60），所述电压负极接线端（40）通过绝缘套（60）与电***接线正极端（50）隔离。
2.如权利要求1所述的高温等离子气体超导电磁线圈，其特征在于，所述电磁线圈（20）一端与电压正极接线环（30）电气连接；所述电压正极接线环（30）和电压负极接线端（40）之间设置有隔离绝缘体（70）。
3.一种微波脉冲发生装置，其特征在于，至少包括一个如权利要求1～2任一项所述的高温等离子气体超导电磁线圈，所述绝缘外体（10）内远离电***（50-1）的一端还封装有微波发生器，所述绝缘外体（10）连同其内的高温等离子气体超导电磁线圈以及微波发生器一起填装在一钢管（1-B）内，所述电***（50-1）通过电***控制电路和高压电源相连，所述微波发生器的阴极与电压负极膨胀体（90）相连，所述微波发生器的阳极与电磁线圈（20）相连。
4.如权利要求3所述的微波脉冲发生装置，其特征在于，每个绝缘外体（10）连同其内的高温等离子气体超导电磁线圈以及微波发生器一起填装在一个钢管（1-B）内，多个微波发生器分时序控制发射超强脉冲微波束。
5.如权利要求3所述的微波脉冲发生装置，其特征在于，所述电磁线圈（20）一端与电压正极接线环（30）电气连接；所述微波发生器包括微波发生器本体（10-1），所述微波发生器本体（10-1）内设置有阴极（10-2）和阳极孔网（10-4），所述阴极（10-2）呈锥体状，并且锥面与电压负极膨胀体（90）另一端紧密电气连接；所述阳极孔网（10-4）上形成有多个小孔，所述阳极孔网（10-4）与阴极（10-2）形成电离时产生的电子在阳极孔网（10-4）吸引下穿过多个小孔进入波导定向天线（10-3）进行谐振并产生微波脉冲，所述波导定向天线（10-3）开口处为微波脉冲发射方向。
6.如权利要求5所述的微波脉冲发生装置，其特征在于，所述电压负极膨胀体（90）一端与电压负极接线端（40）电气连接；所述阳极孔网（10-4）外包覆有阳极导电套（10-5），所述阳极导电套（10-5）的一端与电磁线圈（20）的另一端进行电气连接，所述阳极导电套的另一端与波导定向天线（10-3）电气连接。
7.如权利要求5所述的微波脉冲发生装置，其特征在于，所述阴极（10-2）采用碳化钨钢形成锥体状，所述阳极孔网（10-4）采用钨铜合金材料，所述微波发生器本体（10-1）和绝缘外体（10）采用聚四氟乙烯材料。
8.如权利要求3所述的微波脉冲发生装置，其特征在于，所述钢管（1-B）安装在金属底座（1-C）上，所述金属底座（1-C）通过电气隔离将高电压V+极、高电压V-极及电***正极Vs引出；所述高电压V+极与光耦合高压离子开关（1-D）连接，所述高电压V-极与高压电源连接，所述电***正极Vs与电***控制电路（1-F）连接；所述光耦合高压离子开关（1-D）的光耦合输出端连接电***控制电路（1-F）输入端，当光耦合高压离子开关（1-D）有强电流导通时产生电离子光触发光敏管并向电***控制电路（1-F）提供触发信号，再由电***控制电路（1-F）控制延时后给出电***正极Vs电压。
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