【摘要】：高精度、高集成度電路板中布線密集,強弱信號交織,在外界強電磁場干擾下容易誘發(fā)氣體放電現(xiàn)象。前人對于氣體放電現(xiàn)象進行了大量的研究,總結了氣體放電的主要機理和規(guī)律,然而現(xiàn)在一些設備經(jīng)常安裝在較為復雜的電磁干擾環(huán)境中,其放電參數(shù)發(fā)生變化,使之不同于一般的氣體放電問題,因此需要更加深入、系統(tǒng)的分析外界干擾氣體放電問題。本文主要針對于外加強場對于電路板氣體放電模型影響問題,從理論分析、建模仿真、實驗驗證等方面詳細分析了其參數(shù)特性,進而總結一定的規(guī)律。首先,對氣體放電各階段進行理論分析,推導了空間場的表達式及描述各參數(shù)的意義,探究外加脈沖強場對放電參數(shù)的影響,為脈沖干擾的預判斷提供參考。脈沖的外加干擾使模型氣體間隙中產生種子電子是致使氣體放電的根本原因,結合氣體放電基本原理,推導了氣體放電參數(shù)公式。其次,在上述理論的基礎上,建立氣體放電的基本仿真模型,得到的仿真結果與理論分析、測試結果趨于一致,證明建模和仿真的有效性。進而在此模型基礎上建立外加強場對于氣體放電的干擾模型,討論不同脈沖在不同氣壓下對氣體放電參數(shù)的影響。針對于現(xiàn)實生活中復雜電磁環(huán)境,分別研究靜電脈沖、超寬帶脈沖和高空核電磁脈沖對于氣體放電參數(shù)的具體影響。最后,設計搭建實驗系統(tǒng),提取電路板均勻場模型,在電波暗室環(huán)境下進行模擬實驗,研究靜電脈沖干擾對于氣體放電參數(shù)的具體影響,對于不同氣壓下靜電脈沖的影響分別進行實驗,檢測統(tǒng)計并進行數(shù)據(jù)分析,獲得不同氣壓環(huán)境下,靜電脈沖強場干擾對于氣體放電的參數(shù)特征波形,為后續(xù)的研究提供參考。實驗結果表明,外加場的干擾降低了氣體放電的擊穿閾值,不同氣壓下由于靜電脈沖的干擾,其擊穿閾值平均下降600V,放電電壓脈沖幅值平均降低2.8V。對于流柱放電階段,仿真表明干擾脈沖場的上升沿和周期對放電參數(shù)的影響很大,其中超寬帶脈沖和高空核電磁脈沖對比中最為明顯,電子崩發(fā)展持續(xù)時間和流柱發(fā)展持續(xù)時間相差2倍之多,干擾脈沖的整體能量越集中,放電模型形成流柱的時間越短;相反,其能量越分散則放電模型形成流柱的時間越長。依此為以后外加場干擾氣體放電的研究提供了重要參考。另外分析了實驗數(shù)據(jù)的趨勢走向以及實驗環(huán)境與使用器材的不確定度,驗證了仿真數(shù)據(jù)趨勢的正確性。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN41

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本文編號：2721337