飞车是光电装备伺服系统的常见故障之一, 在转动角度受限的轴系中, 飞车会导致机械限位被撞击甚至撞坏, 光机结构及连接线受损。目前伺服控制系统大多采用传统的软件限位的方法来抑制飞车, 但其作用有限, 在控制软件死机的情况下将失去限位作用。为有效解决飞车问题, 对导致伺服系统飞车的因素及作用机理进行了分析。提出了几种新的防飞车方法, 特别是设计不依赖于软件的底层硬件防飞车电路, 工作有效可靠, 是一种抑制伺服飞车的有效方法, 并在光电装备的实际工作中得到了验证。

在靶场测试领域, 触发器主要用于探测弹丸出射时产生的物理现象, 并输出弹丸击发零时刻触发信号, 以启动不同的后续弹道测试设备工作, 实现多参数的同步。现有触发器易受环境影响, 体积较大不易搬运, 使用局限性较大。为解决以上局限性, 通过研究飞行弹丸在终点弹道段红外辐射特性, 选择合适的中波红外探测器, 设计中波红外触发器, 通过光学结构对中波红外信号聚集, 聚焦在PbSe探测器的光敏面上, 设计相应的信号处理电路, 实现对弹丸的准确探测。经实验验证, 该触发器能够在35 m内对弹丸进行有效探测, 输出可靠触发信号, 探测灵敏度高, 具有良好的环境适应性和可靠性。

为了研究医学系统中乳腺癌早期诊断的关键技术, 研制了一台用于准点X光源成像实验台架。该实验台架由脉冲触发器电源和脉冲X射线管组成, 其中脉冲触发器电源由Marx发生器、火花隙开关、电容分压器及输出段构成, 采用紧凑可移动化的设计; 脉冲X射线管利用冷阴极反射轰击阳极靶韧致辐射出X射线的机理, 该方法可有效提高辐射出X射线点源位置的重复率, 并且根据不同的驱动电压可调节阴阳极的材料及距离, 保证在脉冲X射线管输出X射线光子能量≥15 keV的情况下, X射线点源尺寸可以达到≤100 μm的设计指标。Simplorer模拟结果表明: 在脉冲X射线管阻抗为57 Ω时, 脉冲触发器输出指标为电压169 kV, 上升时间≤10 ns, 脉宽≤100 ns。

建立时间是边沿触发器的一个重要技术参数, 在设计跨时钟域电路和高速数字电路时起着关键性的作用。介绍了一种对集成边沿触发器或自制边沿触发器的建立时间进行物理测量的方法, 利用同一脉冲分别作用于触发器的时钟端和输入端, 通过延时器对两个端口的脉冲进行时延扫描调节, 就可测得该触发器的误码统计分布曲线, 从而获得较为精确的建立时间参数。对集成边沿触发器74LS74芯片进行了实测, 测试精度可达1ps。

在跨时钟域数据传输中, 常因违反触发器的建立时间和保持时间要求而产生亚稳态现象, 导致数据误码。为对亚稳态发生过程进行直观观测, 利用所搭建的亚稳态观测平台, 在建立时间区域对TTL维持阻塞型集成边沿触发器74LS74芯片和CMOS传输门型集成边沿触发器74HC74芯片分别进行了误码测试。测试结果表明, 两芯片性能接近, 在建立时间0.9~1.6ns区间存在0%~100%误码过渡带, 能观测亚稳态过程的直观波形。测试过程中, 发现触发器输入电平上跳变时, 误码率在以上区间存在稳定的单调变化曲线。当触发器输入电平下跳变时, 误码率会从0%瞬变到100%, 实验未观测到过渡带。输入下跳变时, 当延迟参量单向递增或递减时, 瞬变区域不一样, 存在回差现象。

针对兵器外弹道试验中采用单一探测传感器易输出误触发信号的技术难题,设计了一种双源触发方案。采用电磁传感器在弹丸击发时输出击发启动信号,采用枪口火焰触发器探测弹丸离开枪口时火光输出火焰停止信号;触发时序控制电路接收到击发启动信号后,输出一个设定宽度的时间窗脉冲信号,在时间窗内接收到火焰触发器输出的停止信号,即可判定为有效触发信号,否则为干扰信号,进行滤除。通过实弹射击验证,每次射击均能可靠输出触发信号,无误触发现象,能够有效提高触发装置的可靠性。

直线变压驱动源（LTD）代表一种新型电路拓扑结构，将储能电容分解为容量很小的单元，能够直接输出快脉冲，而且降低了基本器件所承受的电压和导通的能量，为重频长寿命的大型驱动器研制开辟了道路，因而成为下一代大型Z箍缩聚变能源驱动器的主流技术。LTD的设计思想是一种矛盾转移，将难点从极高电压极高电流的闭合开关转移到大阵列开关的同步触发，因此，触发技术成为研制大型LTD型驱动器的重点。提出了一种可扩展的触发技术，以小型Marx发生器作为初级储能源，利用水介质脉冲形成线作为脉冲形成单元，激光触发气体开关作为输出开关，通过高压电缆匹配输出高压脉冲。给出了输出40路高压脉冲的触发器单元的设计和初步实验结果，Marx充电±60 kV时，触发器单元在75 Ω匹配电阻负载输出电压峰值为106 kV，上升时间约27 ns（10%~90%），半高宽约110 ns。作为输出开关的四个激光触发气体开关在~70%工作系数、激光总能量55 mJ的条件下，导通时间差异小于3 ns。

对RS触发器中金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)的烧毁作用进行研究,通过仿真分析在不同入射端口、不同上升时间的条件下RS触发器的损伤阈值,结合其内部温度分布图完成失效机理分析,进而得出对于上升时间长的强电磁脉冲,需要更高的峰值场强、更长的时间才能将RS触发器烧毁。

提出了一种基于Tesla变压器且带触发网络的多重火花间隙触发器设计方案。阐述了多重火花间隙在直流和脉冲信号下电压分布特性, 并给出了其在脉冲电压作用下电压分布的主要影响因素。仿真分析了触发频率、分压电容和均压电阻对多重火花间隙电压分布的影响, 确定了触发网络的最佳参数配置。以10级火花间隙为例, 从触发器设计三要素, 即脉冲陡度、输出幅值、带载能力出发, 确定了Tesla型脉冲触发器的关键设计参数, 当脉冲变压器的耦合系数为0.7, 初级电感为2500 nH, 次级电感为400 mH, 初级电容为60 μF, 初级电容充电电压为2.0 kV时, 次级直接输出的触发高压可实现10级火花间隙的触发导通。结合多重火花间隙导通实验, 对作用于多重火花间隙的触发器的工作过程进行实验验证。