一種對速調(diào)管放電能量瞬時(shí)值和累積值監(jiān)測的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種對速調(diào)管放電能量瞬時(shí)值和累積值的監(jiān)測方法，是通過對速調(diào)管發(fā)生打火時(shí)放電過電流波形峰值、脈沖寬度和打火次數(shù)的采集和綜合邏輯處理來判斷速調(diào)管發(fā)生打火時(shí)的瞬時(shí)放電能量和累積放電能量的大小。通過放電能量大小控制加載速調(diào)管上脈沖高壓的持續(xù)時(shí)間，重而可以在速調(diào)管安全防護(hù)的前提下充分的利用放電能量去除掉速調(diào)管內(nèi)部的金屬毛刺，達(dá)到提高速調(diào)管耐壓測試效率的目的。本發(fā)明尤其適合利用線型脈沖調(diào)制器測試速調(diào)管的情況，也可以推廣到有放電能量限制措施的其他類型的速調(diào)管、行波管和回旋管等真空器件的測試設(shè)備中。
【專利說明】—種對速調(diào)管放電能量瞬時(shí)值和累積值監(jiān)測的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電真空器件【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種提高速調(diào)管耐壓測試(老練測試)效率的方法，尤其適用線型脈沖調(diào)制器測試速調(diào)管方面。
【背景技術(shù)】
[0002]速調(diào)管耐壓測試(也叫老練測試)是速調(diào)管研制生產(chǎn)過程中必要的測試環(huán)節(jié)之一。速調(diào)管會因加工工藝上的技術(shù)限制在其內(nèi)部形成很多的微觀金屬毛刺。高場強(qiáng)的電子槍區(qū)域內(nèi)的金屬毛刺會在速調(diào)管加電壓過程中發(fā)生尖端放電現(xiàn)象(也叫打火現(xiàn)象)。放電過程中產(chǎn)生的離子可能轟擊到陰極表面，造成陰極物質(zhì)的損壞，進(jìn)而發(fā)生陰極壽命縮短甚至是損壞故障。速調(diào)管的打火現(xiàn)象在測試過程中是無法避免的，打火時(shí)產(chǎn)生的電弧能量可以融蝕掉金屬毛刺的尖端，減小局部的電場強(qiáng)度。通過逐步的老練測試，逐級提高速調(diào)管的耐壓水平，直到達(dá)到速調(diào)管的工作電壓。
[0003]脈沖調(diào)制型速調(diào)管發(fā)生的打火現(xiàn)象主要是在脈沖電壓持續(xù)期間隨機(jī)發(fā)生的，打火時(shí)產(chǎn)生的電弧能量大小與速調(diào)管電子槍區(qū)域的場強(qiáng)大小和脈沖持續(xù)期間發(fā)生打火的時(shí)間點(diǎn)密切相關(guān)。電弧能量大小也是隨機(jī)變化的，過大的電弧能量可能產(chǎn)生過多的離子轟擊陰極效應(yīng)，損壞速調(diào)管的陰極；過小的電弧能量融蝕金屬毛刺又比較困難，使得老練測試的過程非常的長，大大降低了速調(diào)管耐壓測試的效率。
[0004]采用線型脈沖調(diào)制器測試速調(diào)管時(shí)，速調(diào)管發(fā)生打火時(shí)會在主放電回路和反峰電路中產(chǎn)生對應(yīng)的放電過電流和反峰過電流。利用放電過電流或反峰過電流波形的變化可以監(jiān)測到速調(diào)管打火時(shí)的相應(yīng)狀態(tài)。目前，在線型調(diào)制器中通過檢測打火信號保護(hù)速調(diào)管的方式有兩種。其一是放電電流平均值保護(hù)法，主要是通過一個(gè)直流過流繼電器串接在放電回路中，利用直流過流繼電器的動作值來判定速調(diào)管放電電流的平均值，放電電流平均值大于直流過流繼電器動作值時(shí)，保護(hù)繼電器吸合，發(fā)送故障信號切斷脈沖高壓。采用繼電器的平均值的保護(hù)方式，雖然可以把打火時(shí)累積的電弧能量大小近似的進(jìn)行等效處理，但是其保護(hù)方式過于簡單和粗糙。對于單次放電電流大，而打火發(fā)生的頻率很低的情況下無法快速的進(jìn)行反應(yīng)處理，增大了速調(diào)管損壞的風(fēng)險(xiǎn)。另外一種是放電電流峰值采樣方法，通過電流傳感器等脈沖電流監(jiān)測裝置監(jiān)測速調(diào)管打火時(shí)的放電電流峰值，通過與設(shè)定的閾值門限比較發(fā)送故障信號。這種方式無法判斷電弧能量的累積值大小，也不能準(zhǔn)確的反應(yīng)放電能量瞬時(shí)值的大小。采用這種打火保護(hù)要么造成門限設(shè)定偏低頻繁發(fā)生放電故障，降低測試效率，要么會因門限設(shè)定偏高增大速調(diào)管損壞風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)方案的局限性，本發(fā)明的目的是提供一種簡單的對速調(diào)管打火時(shí)放電能量瞬時(shí)值和累積值大小的監(jiān)測方法，用來提高速調(diào)管耐壓測試效率和安全。該方法尤其適用于線型脈沖調(diào)制器測試速調(diào)管應(yīng)用方面，對加快速調(diào)管的研制周期有著很大的應(yīng)用價(jià)值。[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明對速調(diào)管的放電能量瞬時(shí)值和累積值的監(jiān)測方法，所述監(jiān)測的具體步驟為:
[0007]步驟S1:當(dāng)速調(diào)管發(fā)生打火時(shí)，通過線型脈沖調(diào)制器中反峰電流傳感器和主回路電流傳感器采集過電流波形信號；
[0008]步驟S2:利用過電流峰值采樣測量電路測量過電流波形信號的過電流峰值大小，再將過電流峰值與一個(gè)設(shè)定的過電流峰值門限數(shù)值進(jìn)行比較，過電流峰值大于或等于過電流門限數(shù)值時(shí)輸出一個(gè)過電流峰值超限的故障電平信號A，過電流峰值小于過電流峰值門限數(shù)值時(shí)不輸出故障電平信號A ；
[0009]步驟S3:利用過電流脈沖寬度測量電路測量過電流波形信號的脈沖寬度值的大小，再將脈沖寬度值與一個(gè)設(shè)定的過電流脈沖寬度門限數(shù)值進(jìn)行比較，脈沖寬度值大于或等于所述門限數(shù)值時(shí)輸出一個(gè)過電流脈沖寬度超限的故障電平信號B，脈沖寬度值小于所述門限數(shù)值時(shí)，不輸出故障電平信號B ；
[0010]步驟S4:利用過電流峰值超限故障次數(shù)采集計(jì)數(shù)電路對每發(fā)生一次過電流峰值超限故障計(jì)數(shù)一次，得到過電流峰值超限故障計(jì)數(shù)值，再將過電流峰值超限故障計(jì)數(shù)值與一個(gè)設(shè)定的過電流峰值故障次數(shù)門限數(shù)值進(jìn)行比較，過電流峰值超限故障計(jì)數(shù)值大于或等于所述門限數(shù)值時(shí)輸出一個(gè)過電流峰值故障次數(shù)超限故障電平信號C，過電流峰值超限故障計(jì)數(shù)值小于所述門限數(shù)值時(shí)，不輸出故障電平信號C ；
[0011]步驟S5:故障信號綜合處理電路接收過電流峰值超限故障電平信號A、脈沖寬度超限故障電平信號B、過電流峰值故障次數(shù)超限故障電平信號C，按測試速調(diào)管的需求通過對故障電平信號A、故障電平信號B、故障電平信號C進(jìn)行“與”邏輯和“或”邏輯的綜合處理，得到一個(gè)總的故障電平信號D作為切斷線型脈沖調(diào)制器中觸發(fā)器的控制電平信號，實(shí)現(xiàn)對速調(diào)管的放電能量瞬時(shí)值和累積值的監(jiān)測。
[0012]優(yōu)選實(shí)施例，速調(diào)管打火時(shí)瞬時(shí)放電能量大小的估算是:利用故障電平信號A和故障電平信號B的“與”邏輯完成的；或利用單獨(dú)的故障電平信號A ;或利用單獨(dú)的故障電平信號B;或利用故障電平信號A和故障電平信號B的“或”邏輯，估算速調(diào)管打火時(shí)瞬時(shí)放電能量的大小。
[0013]優(yōu)選實(shí)施例，速調(diào)管打火時(shí)累積放電能量大小的估算是:利用故障電平信號A和故障電平信號C的“與”邏輯；或利用故障電平信號B和故障電平信號C的“與”邏輯完成的；或利用故障電平信號A、故障電平信號B、故障電平信號C三者信號的“與”邏輯；或利用單獨(dú)的故障電平信號C，估算速調(diào)管打火時(shí)放電累積能量的大小。
[0014]優(yōu)選實(shí)施例，所述的輸出故障電平信號是電路上的高邏輯電平信號和低邏輯電平信號的轉(zhuǎn)換。
[0015]優(yōu)選實(shí)施例，所述的“與”邏輯和“或”邏輯的實(shí)現(xiàn)是利用門電路中的邏輯電路產(chǎn)生，或通過軟件程序?qū)崿F(xiàn)。
[0016]優(yōu)選實(shí)施例，利用放電能量大小控制線型脈沖調(diào)制器20a加載在速調(diào)管上脈沖高壓的持續(xù)時(shí)間，在速調(diào)管安全防護(hù)的前提下充分利用放電能量去除掉速調(diào)管內(nèi)部的金屬毛刺。
[0017]所述的對速調(diào)管的放電能量瞬時(shí)值和累積值的監(jiān)測方法，還用于對行波管、回旋管放電能量瞬時(shí)值和累積值的監(jiān)測。[0018]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的方法通過對速調(diào)管打火時(shí)的放電過電流波形或反峰過電流波形的過電流峰值大小、過電流信號寬度的采集與比較，可以評估放電過流瞬時(shí)能量的大小；對打火次數(shù)的采集和比較，可以評估放電過流累積能量的大小。通過過電流峰值、寬度和次數(shù)三個(gè)量值的綜合處理可以提高速調(diào)管耐壓測試的效率和安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是實(shí)現(xiàn)對速調(diào)管的放電能量瞬時(shí)值和累積值的監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖2是利用圖1實(shí)現(xiàn)對速調(diào)管的放電能量瞬時(shí)值和累積值進(jìn)行監(jiān)測方法的流程圖。
[0021]圖2a是圖2的具體實(shí)施例的流程圖。
[0022]圖3是圖2中利用線型脈沖調(diào)制器測量速調(diào)管的實(shí)施例電路原理示意圖。
[0023]圖4是圖2中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的速調(diào)管放電能量瞬時(shí)能量值和累積能量值監(jiān)測和綜合邏輯處理裝置的實(shí)施例原理結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0025]附圖1所示是本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)對速調(diào)管的放電能量瞬時(shí)值和累積值的監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)圖包括；過電流信號采集和處理電路1、過電流信號峰值采樣測量電路D1、過電流信號脈沖寬度測量電路D2、過電流峰值比較電路6、過電流脈沖寬度數(shù)值比較電路13、過電流峰值超限次數(shù)采集計(jì)數(shù)電路D3、數(shù)值比較電路18、故障信號綜合處理電路20、線型脈沖調(diào)制器的觸發(fā)器6a、線型脈沖調(diào)制器20a，其中:
[0026]過電流信號采集和處理電路I的輸入端與線型脈沖調(diào)制器20a的輸出端連接，接收來自線型脈沖調(diào)制器20a的過電流信號，用于將過電流信號生成過電流脈沖寬度信號和過電流脈沖峰值信號；
[0027]過電流信號峰值采樣測量電路Dl的輸入端與過電流信號采集和處理電路I的輸出端連接，接收并對過電流脈沖峰值信號進(jìn)行測量，提取過電流峰值大小的數(shù)值；
[0028]過電流信號脈沖寬度測量電路D2的輸入端與過電流信號采集和處理電路I的輸出端連接，接收并對過電流脈沖寬度信號進(jìn)行測量，提取過電流脈沖寬度大小的數(shù)值；
[0029]過電流峰值比較電路(或稱第一數(shù)值比較電路)6的輸入端與過電流信號峰值采樣測量電路Dl的輸出端連接，接收并對過電流峰值大小的數(shù)值與設(shè)定的過電流峰值門限數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)采集到的過電流峰值大于或等于設(shè)定的過電流峰值門限數(shù)值時(shí)，輸出過電流峰值超限故障的電平信號A，當(dāng)采集到的過電流峰值小于設(shè)定的過電流峰值門限數(shù)值時(shí)，不輸出過電流峰值超限故障的電平信號A ;
[0030]過電流脈沖寬度數(shù)值比較電路(或稱第二數(shù)值比較電路)13的輸入端與過電流信號脈沖寬度測量電路D2的輸出端連接，接收并對過電流脈沖寬度大小的數(shù)值與設(shè)定的過電流脈沖寬度門限數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)采集到的過電流脈沖寬度數(shù)值大于或等于設(shè)定的過電流脈沖寬度門限數(shù)值時(shí)輸出過電流脈沖寬度超限故障的電平信號B，當(dāng)采集到的過電流過電流脈沖寬度數(shù)值小于設(shè)定的過電流脈沖寬度門限數(shù)值時(shí)不輸出過電流脈沖寬度超限故障的電平信號B ；
[0031]過電流峰值超限次數(shù)采集計(jì)數(shù)電路D3的輸入端與過電流峰值比較電路6的輸出端連接，用于采集過電流峰值超限故障的電平信號A，統(tǒng)計(jì)過電流信號峰值超限故障的次數(shù)；
[0032]數(shù)值比較電路(或稱第三數(shù)值比較電路)18的輸入端與過電流峰值超限次數(shù)采集計(jì)數(shù)電路D3的輸出端連接，用于采集過電流信號峰值超限故障次數(shù)并與設(shè)定的故障次數(shù)門限進(jìn)行比較，當(dāng)采集到的過電流峰值超限故障的次數(shù)數(shù)值大于或等于設(shè)定的過電流峰值超限故障的次數(shù)門限數(shù)值時(shí)，輸出過電流脈沖峰值故障次數(shù)超限的電平信號C，當(dāng)采集到的過電流峰值超限故障的次數(shù)數(shù)值小于設(shè)定的過電流峰值超限故障的次數(shù)門限數(shù)值時(shí)不輸出過電流脈沖峰值故障次數(shù)超限的電平信號C ；
[0033]故障信號綜合處理電路20的輸入端分別與過電流峰值比較電路(第一數(shù)值比較電路)6的輸出端、過電流脈沖寬度數(shù)值比較電路(第二數(shù)值比較電路)13的輸出端、數(shù)值比較電路(第三數(shù)值比較電路)18的輸出端連接，接收并對過電流峰值超限故障的電平信號A、過電流脈沖寬度超限故障的電平信號B和過電流脈沖峰值故障次數(shù)超限的電平信號C做綜合邏輯處理，得到并輸出一個(gè)總的綜合故障電平信號D ；
[0034]線型脈沖調(diào)制器的觸發(fā)器6a的輸入端與故障信號綜合處理電路20的輸出端連接，接收綜合故障電平信號D，用于切斷觸發(fā)器6a ；
[0035]線型脈沖調(diào)制器20a的輸入端與觸發(fā)器6a的輸出端連接，接收來自觸發(fā)器6a的觸發(fā)脈沖，控制脈沖線型脈沖調(diào)制器工作。
[0036]如圖2實(shí)現(xiàn)對速調(diào)管的放電能量瞬時(shí)值和累積值進(jìn)行監(jiān)測方法的步驟如下:
[0037]步驟S1:當(dāng)速調(diào)管19a發(fā)生打火時(shí)，通過線型脈沖調(diào)制器20a中反峰電流傳感器12a和主回路電流傳感器13a采集過電流波形信號；
[0038]步驟S2:利用過電流峰值采樣測量電路Dl測量過電流波形信號的過電流峰值大小，再將過電流峰值與一個(gè)設(shè)定的過電流峰值門限數(shù)值進(jìn)行比較，過電流峰值大于或等于過電流門限數(shù)值時(shí)輸出一個(gè)過電流峰值超限的故障電平信號A，過電流峰值小于過電流峰值門限數(shù)值時(shí)不輸出故障電平信號A ；
[0039]步驟S3:利用過電流脈沖寬度測量電路D2測量過電流波形信號的脈沖寬度值的大小，再將脈沖寬度值與一個(gè)設(shè)定的過電流脈沖寬度門限數(shù)值進(jìn)行比較，脈沖寬度值大于或等于所述門限數(shù)值時(shí)輸出一個(gè)過電流脈沖寬度超限的故障電平信號B，脈沖寬度值小于所述門限數(shù)值時(shí)，不輸出故障電平信號B ；
[0040]步驟S4:利用過電流峰值超限故障次數(shù)采集計(jì)數(shù)電路D3對每發(fā)生一次過電流峰值超限故障次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到過電流峰值超限故障計(jì)數(shù)值，再將過電流峰值超限故障計(jì)數(shù)值與一個(gè)設(shè)定的過電流峰值故障次數(shù)門限數(shù)值進(jìn)行比較，過電流峰值超限故障計(jì)數(shù)值大于或等于所述門限數(shù)值時(shí)輸出一個(gè)過電流峰值故障次數(shù)超限故障電平信號C，過電流峰值超限故障計(jì)數(shù)值小于所述門限數(shù)值時(shí)，不輸出故障電平信號C ；
[0041]步驟S5:故障信號綜合處理電路20接收過電流峰值超限故障電平信號A、脈沖寬度超限故障電平信號B、過電流峰值故障次數(shù)超限故障電平信號C，按測試速調(diào)管的需求通過對故障電平信號A、故障電平信號B、故障電平信號C進(jìn)行“與”邏輯和“或”邏輯的綜合處理，得到一個(gè)總的故障電平信號D作為切斷線型脈沖調(diào)制器20a中觸發(fā)器6a的控制電平信號，實(shí)現(xiàn)對速調(diào)管的放電能量瞬時(shí)值和累積值的監(jiān)測。
[0042]圖2a是圖2實(shí)現(xiàn)對速調(diào)管的放電能量瞬時(shí)值和累積值進(jìn)行監(jiān)測方法流程的具體實(shí)施例的步驟如下所述:
[0043]步驟Tl:脈沖同步信號發(fā)生器18a發(fā)送速調(diào)管測試所需的脈沖同步信號送入線型脈沖調(diào)制器的觸發(fā)器6a中；
[0044]步驟T2:線型脈沖調(diào)制器20a的觸發(fā)器6a接收脈沖同步信號發(fā)生器18a的脈沖同步信號，同時(shí)判斷來自故障信號綜合處理電路20中是否送出總的綜合故障電平信號D ;如果故障信號綜合處理電路20送出一個(gè)總的綜合故障電平信號D，則線型脈沖調(diào)制器20a的觸發(fā)器6a停止工作，進(jìn)而線型脈沖調(diào)制器20a停止工作；如果故障信號綜合處理電路20沒有送出一個(gè)總的綜合故障電平信號D，則線型脈沖調(diào)制器20a的觸發(fā)器6a繼續(xù)工作，線型脈沖調(diào)制器20a繼續(xù)工作；
[0045]步驟T3:線型脈沖調(diào)制器20a測試速調(diào)管19a時(shí)，如果發(fā)生速調(diào)管19a打火現(xiàn)象，采集反峰電流傳感器12a或主回路電流傳感器13a的過電流波形信號，送入過電流信號采集和處理電路I中；如未發(fā)生速調(diào)管19a打火現(xiàn)象，線型脈沖調(diào)制器20a繼續(xù)工作；
[0046]步驟T4:過電流信號采集處理電路I接收來自反峰電流傳感器12a和主回路電流傳感器13a的過電流波形信號，反峰電流傳感器12a或主回路電流傳感器13a把過電流信號轉(zhuǎn)換成O?IOV的電壓波形信號同時(shí)送入過電流信號峰值采樣測量電路Dl和過電流信號脈沖寬度測量電路D2中；
[0047]步驟T5:過電流信號峰值采樣測量電路Dl接收過電流信號采集和處理電路I中的信號，經(jīng)過采樣保持電路3、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4等獲得過電流信號峰值大小的數(shù)值；
[0048]步驟T6:過電流信號脈沖寬度測量電路D2接收過電流信號采集和處理電路I中的信號，經(jīng)過整形電路8、與電路10、計(jì)數(shù)電路11等獲得過電流脈沖寬度大小的數(shù)值；
[0049]步驟T7:過電流信號峰值采樣測量電路Dl測得的過電流峰值通過過電流峰值比較電路6與設(shè)定的過電流峰值門限數(shù)值進(jìn)行比較，如果過電流峰值大于或等于設(shè)定的過電流峰值門限數(shù)值，輸出一個(gè)過電流峰值超限故障電平信號A ;如果過電流峰值小于設(shè)定的過電流峰值門限數(shù)值，則不輸出過電流峰值超限故障電平信號A ;
[0050]步驟T8:過電流信號脈沖寬度測量電路D2測得的脈沖寬度數(shù)值通過過電流脈沖寬度數(shù)值比較電路13與設(shè)定的過電流脈沖寬度門限數(shù)值進(jìn)行比較，如果過電流脈沖寬度數(shù)值大于或等于設(shè)定的過電流脈沖寬度門限數(shù)值，輸出一個(gè)過電流脈沖寬度超限故障的電平信號B ;如果過電流脈沖寬度數(shù)值小于設(shè)定的過電流脈沖寬度門限數(shù)值，則不輸出過電流脈沖寬度超限故障的電平信號B ；
[0051]步驟T9:每發(fā)生一次峰值超限故障，過電流峰值超限故障次數(shù)采集計(jì)數(shù)電路D3將接收一次過電流峰值超限故障的電平信號A，并進(jìn)行一次計(jì)數(shù)，生成一個(gè)代表次數(shù)的數(shù)值；
[0052]步驟TlO:過電流峰值超限次數(shù)采集計(jì)數(shù)電路D3測得的過電流信號峰值超限故障次數(shù)數(shù)值通過數(shù)值比較電路18與設(shè)定的故障次數(shù)門限數(shù)值進(jìn)行比較，如果測得的數(shù)值大于或等于設(shè)定的故障次數(shù)門限數(shù)值，輸出一個(gè)過電流峰值故障次數(shù)超限的電平信號C ;如果測得的數(shù)值小于設(shè)定的故障次數(shù)門限數(shù)值，則不輸出過電流峰值故障次數(shù)超限的電平信號C ；
[0053]步驟Tll:將過電流峰值超限故障的電平信號A、過電流脈沖寬度超限故障的電平信號B、過電流峰值故障次數(shù)超限的電平信號C送入故障信號綜合處理電路20中，進(jìn)行綜合的“與”和“或”的邏輯處理；
[0054]步驟T12:通過故障電平信號A和故障電平信號B的“與邏輯”可以判斷速調(diào)管19a打火時(shí)瞬時(shí)放電能量是否超限，通過故障電平信號B和故障電平信號C的“與邏輯”可以判斷速調(diào)管19a打火時(shí)的累積放電能量是否超限，當(dāng)速調(diào)管發(fā)生瞬時(shí)放電能量超限或累積放電能量超限時(shí)，綜合信號處理電路送出一個(gè)綜合故障電平信號D ;綜合故障電平信號D將送入線型脈沖調(diào)制器20a的觸發(fā)器6a中，作為封斷線型脈沖調(diào)制器20a的觸發(fā)器6a的控制信號，如果沒有任何超限情況，則線型脈沖調(diào)制器20a繼續(xù)工作，等待下一次的打火后的信號處理。
[0055]附圖3所示為典型的線型脈沖調(diào)制器測試速調(diào)管的實(shí)施例電路原理示意圖，所述線型脈沖調(diào)制器20a包括:高壓直流電源的高壓輸出端la、高壓直流電源的儲能電容2a、諧振電感3a、隔離二極管4a、人工線形成網(wǎng)絡(luò)5a、線型脈沖調(diào)制器的觸發(fā)器6a、氫閘流管的隔離網(wǎng)絡(luò)7a ;閘流管燈絲電源輸入端8a ;氫閘流管9a、反峰匹配電阻10a、反峰二極管11a、反峰電流傳感器12a、主回路電流傳感器13a、地電位14a、阻尼回路15a、雙繞組模式的脈沖變壓器16a、速調(diào)管燈絲電源17a、脈沖同步信號發(fā)生器18a。線性脈沖調(diào)制器20a的負(fù)載是速調(diào)管19a。
[0056]其中:高壓直流電源可以采用常規(guī)工頻升壓變壓器升壓，再整流的傳統(tǒng)高壓電源方案，也可以采用現(xiàn)代開關(guān)電源技術(shù)產(chǎn)生的高壓電源方案。
[0057]線型脈沖調(diào)制器20a中反峰電流傳感器12a和主回路電流傳感器13a用來采集速調(diào)管發(fā)生打火時(shí)的過電流信號。反峰電流傳感器12a和主回路電流傳感器13a可以采用霍爾電流傳感器類型的電流傳感器，也可以采用傳統(tǒng)的磁耦合類型的電流互感器。電流傳感器的作用是把所在回路測量到的電流波形信號按一定比例轉(zhuǎn)換成電壓波形信號。
[0058]當(dāng)速調(diào)管19a發(fā)生打火時(shí)，圖3中速調(diào)管19a將由正常的阻抗?fàn)顟B(tài)變成很小的阻抗?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)于負(fù)載短路。此時(shí)由人工線形成網(wǎng)絡(luò)5a、氫閘流管9a、雙繞組模式的脈沖變壓器16a構(gòu)成的脈沖放電回路將因?yàn)樨?fù)載阻抗的急劇變小，產(chǎn)生對應(yīng)的過電流狀態(tài)，通過主回路電流傳感器13a可以采集到過電流信號的波形變大和變寬的變化情況，利用這種變化可以判斷速調(diào)管19a的打火程度。同時(shí)，速調(diào)管19a發(fā)生打火時(shí)，人工線形成網(wǎng)路5a的阻抗和速調(diào)管19a的阻抗將由原來的1:1的匹配狀態(tài)，變成不匹配狀態(tài)，在人工線形成網(wǎng)路5a終端上將形成反射電壓。因打火程度不同形成的不同的反射電壓施加在反峰匹配電阻IOa上，形成對應(yīng)的反峰過電流，通過反峰電流傳感器12a的反峰過電流波形變化同樣可以判斷速調(diào)管19a打火的程度。
[0059]利用圖3中反峰電流傳感器12a和主回路電流傳感器13a把采集到的速調(diào)管19a打火時(shí)放電過電流或反峰過電流波形轉(zhuǎn)換成電壓波形信號，送入圖4構(gòu)成的速調(diào)管放電能量瞬時(shí)值和累積值監(jiān)測和綜合邏輯處理裝置中的過電流信號采集和處理電路I。通過對過電流信號峰值大小超限程度和脈沖寬度大小超限程度，以及過電流峰值超限發(fā)生的次數(shù)超限程度的綜合處理，判斷速調(diào)管19a打火時(shí)的放電瞬時(shí)能量和累積能量是否超過一個(gè)設(shè)定的門限數(shù)值，當(dāng)超過該門限數(shù)值時(shí)，獲得一個(gè)總的綜合故障電平信號D送回圖3中的線型脈沖調(diào)制器中的觸發(fā)器6a中，用以切斷觸發(fā)器的觸發(fā)脈沖，進(jìn)而使線性脈沖調(diào)制器20a停止工作，達(dá)到保護(hù)速調(diào)管19a的目的。[0060]實(shí)現(xiàn)上述功能的詳細(xì)的設(shè)計(jì)電路可能有多種，本發(fā)明提供一種簡單實(shí)用的實(shí)現(xiàn)上述功能的電路設(shè)計(jì)方案，但不限于這一種設(shè)計(jì)方案。
[0061]請參見圖4所示本發(fā)明的速調(diào)管放電能量瞬時(shí)能量值和累積能量值監(jiān)測和綜合邏輯處理裝置的實(shí)施例原理結(jié)構(gòu)框圖，其中包括:過電流信號峰值采樣測量電路D1、過電流信號脈沖寬度測量電路D2、過電流峰值超限故障次數(shù)采集計(jì)數(shù)電路D3，以及用于實(shí)現(xiàn)過電流信號峰值、脈寬、過流超限發(fā)生次數(shù)的采集、測量和比較功能的電路包括20個(gè)相對獨(dú)立的功能電路模塊。分別為過電流信號采集電路1、時(shí)序發(fā)生電路2、采樣保持電路3、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4、數(shù)據(jù)鎖存電路5、第一數(shù)值比較電路6、過電流峰值超限故障的電平信號A處理電路7、整形電路8、方波信號發(fā)生器9、與電路10、計(jì)數(shù)器電路11、數(shù)據(jù)鎖存電路12、第二數(shù)值比較電路13、過電流脈沖寬度超限故障的電平信號B處理電路14、單穩(wěn)態(tài)發(fā)生電路15、計(jì)數(shù)器電路16、數(shù)據(jù)鎖存電路17、第三數(shù)值比較電路18、過電流峰值故障次數(shù)超限的電平信號C過電流峰值故障次數(shù)超限的電平信號C處理電路19、故障信號綜合處理電路20 ；
[0062]過電流信號采集處理電路1，可以采用多種電流傳感器對放電過電流進(jìn)行監(jiān)測和采樣。傳統(tǒng)采樣傳感器采用的是電流互感器采樣，通過電流互感器變比設(shè)置把放電過電流信號轉(zhuǎn)換成O到IOV的電壓波形信號進(jìn)行后續(xù)的處理。
[0063]時(shí)序發(fā)生電路2，其主信號受線型脈沖調(diào)制器的同步信號發(fā)生器18a控制，生成采樣保持電路3、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4、數(shù)據(jù)鎖存電路5、計(jì)數(shù)器11、數(shù)據(jù)鎖存電路12、計(jì)數(shù)器電路16、數(shù)據(jù)鎖存電路17需要的允許、計(jì)數(shù)、鎖存、復(fù)位清零等控制信號。允許、計(jì)數(shù)、鎖存、復(fù)位清零等時(shí)序控制信號與同步信號發(fā)生器18a的同步信號頻率相同，相對同步信號延時(shí)不同。這些時(shí)序控制信號可以由同步信號經(jīng)過一個(gè)延時(shí)電路來產(chǎn)生。可以采用兩級74LS123構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成延時(shí)電路。同步信號的上升沿作為觸發(fā)信號觸發(fā)由74LS123構(gòu)成的第一級單穩(wěn)態(tài)電路，形成第一個(gè)脈沖信號。第一個(gè)脈沖信號的寬度就是時(shí)序信號相對同步信號的延時(shí)大小。第一個(gè)脈沖信號的下降沿作為觸發(fā)信號觸發(fā)由74LS123構(gòu)成的第二級單穩(wěn)態(tài)電路，形成第二個(gè)脈沖信號。第二個(gè)脈沖信號就是一個(gè)相對同步信號有一個(gè)特定延時(shí)大小的控制信號。所有的時(shí)序控制信號都可以采用此方法生成。
[0064]過電流信號峰值采樣測量電路Dl通用電路設(shè)計(jì)方案包括:采樣保持電路3、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4、數(shù)據(jù)鎖存電路5。采樣保持電路3，可以采用專門的采樣保持芯片，如SMP04等，其采樣/保持控制信號由時(shí)序發(fā)生電路2提供。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4把采樣保持電路3保持的峰值電平信號轉(zhuǎn)成至少八位數(shù)字信號，然后送到數(shù)據(jù)鎖存電路5進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路4可以采用型號AD570的八位數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，數(shù)據(jù)鎖存電路5可以使用74116鎖存器來實(shí)現(xiàn)。
[0065]過電流峰值采樣測量得到的八位數(shù)字信號通過第一數(shù)值比較電路6與設(shè)定值進(jìn)行比較。八位數(shù)值比較電路可以采用型號74LS85的四數(shù)位數(shù)值比較器級聯(lián)完成。當(dāng)采樣測量數(shù)值大于等于設(shè)定值時(shí)，輸出一個(gè)比較結(jié)果送到過電流峰值超限故障電平信號A的處理電路7中，并由過電流峰值超限故障的電平信號A處理電路7輸出過電流峰值超限故障的電平信號A。過電流峰值超限故障電平信號A的處理電路7由74LS04反相器和UN2004組成，74LS04用來進(jìn)行高電平和低電平信號的邏輯轉(zhuǎn)換，UN2004作為緩沖器用作輸出信號的功率放大。
[0066]過電流信號脈沖寬度測量電路D2通用電路設(shè)計(jì)方案由整形電路8、方波信號發(fā)生器9、與門電路10、計(jì)數(shù)器電路11、數(shù)據(jù)鎖存電路12、整形電路8，主要功能是按需要的電平起始點(diǎn)確定脈沖寬度的前沿和后沿。整形后的波形近似為一個(gè)矩形波，前沿和后沿要小于
0.1微秒，以減小脈寬測量的偏差。整形電路可以采用高速電壓比較器LM361來實(shí)現(xiàn)。在基準(zhǔn)端按需要設(shè)置一個(gè)閾值電平。方波信號發(fā)生器9是一個(gè)由晶體振蕩器構(gòu)成的IOMHz的方波信號源，其輸出信號與整形模塊輸出信號通過與門電路10進(jìn)行“與邏輯”后產(chǎn)生一個(gè)與整形脈寬相同的脈沖序列信號，送入計(jì)數(shù)器電路11中進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器電路11可以采用74144芯片完成。三片74144芯片級聯(lián)可以完成I到999的計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)0.1微秒到99.9微秒的計(jì)數(shù)。最終的計(jì)數(shù)值等于脈沖寬度±1(晶體振蕩器的一個(gè)周期)。計(jì)數(shù)值送入數(shù)據(jù)鎖存電路12的進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存。
[0067]過電流信號脈沖寬度測量數(shù)值通過第二數(shù)值比較電路13與設(shè)定值進(jìn)行比較。同樣采用74LS85數(shù)值比較芯片來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)測量數(shù)值大于或等于設(shè)定值時(shí)，輸出一個(gè)比較結(jié)果，通過過電流脈沖寬度超限故障的電平信號B處理電路14，輸出過電流脈沖寬度超限故障的電平信號B。同樣過電流脈沖寬度超限故障的電平信號B的處理電路14也是由74LS04反相器和UN2004組成，74LS04用來進(jìn)行高電平和低電平信號的邏輯轉(zhuǎn)換，UN2004作為緩沖器用作輸出信號的功率放大。
[0068]過電流峰值超限故障次數(shù)采集計(jì)數(shù)電路D3通用電路設(shè)計(jì)方案由過電流峰值超限故障電平信號A處理電路7、單穩(wěn)態(tài)發(fā)生電路15、計(jì)數(shù)器16、數(shù)據(jù)鎖存電路17。過電流峰值超限故障的電平信號A處理電路7產(chǎn)生的峰值過電流超限峰值故障的電平信號A經(jīng)單穩(wěn)態(tài)發(fā)生電路15后形成一個(gè)單穩(wěn)態(tài)脈沖波形信號。單穩(wěn)態(tài)發(fā)生電路15的采用74LS123單穩(wěn)態(tài)電路芯片。該單穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生的脈沖波形信號送入計(jì)數(shù)器16進(jìn)行計(jì)數(shù)，每一個(gè)單穩(wěn)態(tài)脈沖波形信號計(jì)數(shù)I次。計(jì)數(shù)器16同樣采用74144計(jì)數(shù)器完成。所得的計(jì)數(shù)值通過數(shù)據(jù)鎖存電路17進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存。
[0069]過電流峰值超限故障次數(shù)計(jì)數(shù)值通過第三數(shù)值比較電路18與設(shè)定值進(jìn)行比較，當(dāng)計(jì)數(shù)值大于設(shè)定值時(shí)，輸出一個(gè)比較結(jié)果送到過電流峰值超限故障發(fā)生次數(shù)超限故障過電流峰值故障次數(shù)超限的電平信號C處理電路19，輸出過電流峰值故障次數(shù)超限的電平信號C。同樣過電流峰值故障次數(shù)超限的電平信號C的處理電路19也是由74LS04反相器和UN2004組成，74LS04用來進(jìn)行高電平和低電平信號的邏輯轉(zhuǎn)換，UN2004作為緩沖器用作輸出信號的功率放大。
[0070]過電流峰值超限故障的電平信號A處理電路7、過電流脈沖寬度超限故障電平信號處理電路14、過電流峰值故障次數(shù)超限的電平信號C處理電路19產(chǎn)生的過電流峰值超限故障的電平信號A、過電流脈沖寬度超限故障的電平信號B、過電流峰值故障次數(shù)超限的電平信號C送入故障信號綜合處理電路20進(jìn)行最終處理，獲得一個(gè)總的綜合故障電平信號D0
[0071 ] 故障信號綜合處理電路20包括“與”邏輯門電路和“或”邏輯門電路。實(shí)現(xiàn)“與”邏輯電路可以采用74LS11芯片，實(shí)現(xiàn)“或”邏輯電路可以采用74LS27芯片?？偟木C合故障電平信號D送入圖1中的線型脈沖調(diào)制器20a的觸發(fā)器6a中，作為切斷觸發(fā)器6a的控制
電平信號。
[0072]以上所述，僅為本發(fā)明中的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種對速調(diào)管放電能量瞬時(shí)值和累積值的監(jiān)測方法，其特征在于，所述監(jiān)測的具體步驟為: 步驟S1:當(dāng)速調(diào)管發(fā)生打火時(shí)，通過線型脈沖調(diào)制器中反峰電流傳感器和主回路電流傳感器采集過電流波形信號； 步驟S2:利用過電流峰值采樣測量電路測量過電流波形信號的過電流峰值大小，再將過電流峰值與一個(gè)設(shè)定的過電流峰值門限數(shù)值進(jìn)行比較，過電流峰值大于或等于過電流門限數(shù)值時(shí)輸出一個(gè)過電流峰值超限的故障電平信號A，過電流峰值小于過電流峰值門限數(shù)值時(shí)不輸出故障電平信號A ； 步驟S3:利用過電流脈沖寬度測量電路測量過電流波形信號的脈沖寬度值的大小，再將脈沖寬度值與一個(gè)設(shè)定的過電流脈沖寬度門限數(shù)值進(jìn)行比較，脈沖寬度值大于或等于所述門限數(shù)值時(shí)輸出一個(gè)過電流脈沖寬度超限的故障電平信號B，脈沖寬度值小于所述門限數(shù)值時(shí)，不輸出故障電平信號B ； 步驟S4:利用過電流峰值超限故障次數(shù)采集計(jì)數(shù)電路對每發(fā)生一次過電流峰值超限故障計(jì)數(shù)一次，得到過電流峰值超限故障計(jì)數(shù)值，再將過電流峰值超限故障計(jì)數(shù)值與一個(gè)設(shè)定的過電流峰值故障次數(shù)門限數(shù)值進(jìn)行比較，過電流峰值超限故障計(jì)數(shù)值大于或等于所述門限數(shù)值時(shí)輸出一個(gè)過電流峰值故障次數(shù)超限故障電平信號C，過電流峰值超限故障計(jì)數(shù)值小于所述門限數(shù)值時(shí)，不輸出故障電平信號C ； 步驟S5:故障信號綜合處理電路接收過電流峰值超限故障電平信號A、脈沖寬度超限故障電平信號B、過電流峰值故障次數(shù)超限故障電平信號C，按測試速調(diào)管的需求通過對故障電平信號A、故障電平信號B、故障電平信號C進(jìn)行“與”邏輯和“或”邏輯的綜合處理，得到一個(gè)總的故障電平信號D作為切斷線型脈沖調(diào)制器中觸發(fā)器的控制電平信號，實(shí)現(xiàn)對速調(diào)管的放電能量瞬時(shí)值和累積值的監(jiān)測。
2.按權(quán)利要求1所述的對速調(diào)管放電能量瞬時(shí)值和累積值的監(jiān)測方法，其特征在于:速調(diào)管打火時(shí)瞬時(shí)放電能量大小的估算是: 利用故障電平信號A和故障電平信號B的“與”邏輯完成的；或 利用單獨(dú)的故障電平信號A ;或 利用單獨(dú)的故障電平信號B;或 利用故障電平信號A和故障電平信號B的“或”邏輯，估算速調(diào)管打火時(shí)瞬時(shí)放電能量的大小。
3.按權(quán)利要求1所述的對速調(diào)管放電能量瞬時(shí)值和累積值的監(jiān)測方法，其特征在于:速調(diào)管打火時(shí)累積放電能量大小的估算是: 利用故障電平信號A和故障電平信號C的“與”邏輯；或 利用故障電平信號B和故障電平信號C的“與”邏輯完成的；或 利用故障電平信號A、故障電平信號B、故障電平信號C三者信號的“與”邏輯；或 利用單獨(dú)的故障電平信號C，估算速調(diào)管打火時(shí)放電累積能量的大小。
4.按權(quán)利要求1所述的對速調(diào)管放電能量瞬時(shí)值和累積值的監(jiān)測方法，其特征在于:所述的輸出故障電平信號是電路上的高邏輯電平信號和低邏輯電平信號的轉(zhuǎn)換。
5.按權(quán)利要求1所述的對速調(diào)管放電能量瞬時(shí)值和累積值的監(jiān)測方法，其特征在于:所述的“與”邏輯和“或”邏輯的實(shí)現(xiàn)是利用門電路中的邏輯電路產(chǎn)生，或通過軟件程序?qū)崿F(xiàn)。
6.按權(quán)利要求1所述的對速調(diào)管放電能量瞬時(shí)值和累積值的監(jiān)測方法，其特征在于:利用放電能量大小控制線型脈沖調(diào)制器20a加載在速調(diào)管上脈沖高壓的持續(xù)時(shí)間，在速調(diào)管安全防護(hù)的前提下充分利用放電能量去除掉速調(diào)管內(nèi)部的金屬毛刺。
7.按權(quán)利要求1所述的對速調(diào)管放電能量瞬時(shí)值和累積值的監(jiān)測方法，其特征在于:還用于對行波管、回旋管放電 能量瞬時(shí)值和累積值的監(jiān)測。
【文檔編號】G01R19/04GK103513164SQ201210213708
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月25日
【發(fā)明者】徐旭哲, 蔡政平, 武志勇, 郭昊杰, 邊陲 申請人:中國科學(xué)院電子學(xué)研究所