專利名稱：光電微弱信號檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型主要涉及光電領(lǐng)域，尤其涉及一種用于軟X射線和XUV診斷系統(tǒng)的光電微弱信號檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光電微弱信號檢測系統(tǒng)主要分為兩部分，一部分是微弱信號檢測電路，另一部分是系統(tǒng)的電磁兼容。目前，用于軟X射線和XUV診斷系統(tǒng)的信號檢測系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡單，只用了前置電流放大和后級電壓放大，運(yùn)放的帶寬特性以及反饋電阻和反饋電容組合對有用信號具有濾波作用，但是對噪聲卻沒有起到一個(gè)很好的過濾作用，特別是高頻噪聲很容易通過電路系統(tǒng)到達(dá)輸出端，只能通過運(yùn)放的帶寬特性對高頻噪聲產(chǎn)生一定的限制。對于外部干擾的抑制，電磁兼容的設(shè)計(jì)顯得尤為重要，干擾噪聲給電路輸出帶來的噪聲往往大于電路的固有噪聲。EAST托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置電磁場環(huán)境的復(fù)雜性和高強(qiáng)度，軟X射線和XUV診斷系統(tǒng)由多道信號(100多道)并聯(lián)共地模式，以及傳輸線長度大(從探測器到采集達(dá)到70米)，使抑制外界干擾噪聲和信號之間的串?dāng)_難度加大。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題是提供一種合理的微弱信號檢測電路方案，制作多路信號檢測電路板，采用電磁兼容技術(shù)對診斷系統(tǒng)和PCB的設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的布局，從而得到信噪比較好的軟X射線和XUV的轉(zhuǎn)換信號用于物理分析。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是光電微弱信號檢測系統(tǒng)，包括有真空室，其特征在于所述的真空室中安裝探測器陣列，真空室的一側(cè)密封安裝有法蘭，真空室外設(shè)有跨阻放大器、采集系統(tǒng)，位于真空室中每部探測器的多道信號輸出端分別連接有真空室內(nèi)傳輸線，真空室內(nèi)傳輸線穿過法蘭與真空室外傳輸線連接，真空室外傳輸線的另一端接入跨阻放大器的信號輸入端，跨阻放大器置于一個(gè)機(jī)箱中，跨阻放大器的信號輸出端接入采集系統(tǒng)的信號輸入端，采集系統(tǒng)單點(diǎn)接地；真空室內(nèi)傳輸線采用能用于真空及高溫環(huán)境的、并帶有屏蔽層的雙絞線，真空室內(nèi)傳輸線的屏蔽層采用玻璃絲帶綁扎，真空室外傳輸線采用帶有屏蔽層的雙絞線，真空室外傳輸線的屏蔽層的外層包裹絕緣層，真空室內(nèi)傳輸線的屏蔽層前端與包裹探測器的金屬外殼相連，尾端通過一根穿過法蘭的長導(dǎo)線與跨阻放大器的機(jī)箱的外殼連接，法蘭也通過導(dǎo)線與跨阻放大器的機(jī)箱的外殼連接，真空室外傳輸線的屏蔽層前端懸空，后端與跨阻放大器的機(jī)箱的外殼連接。所述的跨阻放大器的信號輸出端通過真空室外傳輸線二接入采集系統(tǒng)的信號輸入端，真空室外傳輸線二的兩端的屏蔽層分別與跨阻放大器的機(jī)箱的外殼、采集系統(tǒng)的接地端連接。本實(shí)用新型采用跨阻放大器實(shí)現(xiàn)探測器陣列輸出電流到電壓的轉(zhuǎn)換，很好地解決了信號增益和帶寬的矛盾，使用相位補(bǔ)償原理對電路的相位進(jìn)行補(bǔ)償，即消除了電路的諧振保持電路性能穩(wěn)定又不影響信號的帶寬；跨阻放大器與采集系統(tǒng)之間可以加入有源二階低通濾波器，帶寬為前端信號的帶寬，用于對前端電流放大器輸出的高頻噪聲的濾波，有效地減小了各種高頻噪聲給電路帶來的影響。如果需要更大的增益，可以在末級再加入一級反向電壓放大電路。此外，加入電源濾波電路，以減小電壓波動引入紋波而產(chǎn)生的噪聲。本實(shí)用新型的真空室內(nèi)信號傳輸線采用帶有屏蔽層的雙絞線，屏蔽層前端與包裹探測器的金屬外殼相連，屏蔽層尾端用導(dǎo)線通過法蘭32芯航空接頭引到真空室外，接入跨阻放大器的機(jī)箱外殼。真空室外信號傳輸線采用帶有屏蔽層的雙絞線，屏蔽層外層具有絕緣層，傳輸線前端航空接頭端屏蔽層懸浮，后端信號線接入設(shè)計(jì)好的采集系統(tǒng)，屏蔽層接入跨阻放大器的機(jī)箱外殼。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型通過微弱信號檢測電路的設(shè)計(jì)，結(jié)合電磁兼容原理對電路板和診斷系統(tǒng)布局，使軟X射線和XUV診斷系統(tǒng)檢測電路增益范圍達(dá)到2*105V/A到5*106V/A，帶寬達(dá)到100kHz，在EAST強(qiáng)電磁場環(huán)境下噪聲維持在20mV以下，并且性能穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖1是本實(shí)用新型的原理框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，光電微弱信號檢測系統(tǒng)，包括有真空室，真空室中安裝探測器陣列1，真空室的一側(cè)密封安裝有法蘭2，真空室I外設(shè)有跨阻放大器3、采集系統(tǒng)4，位于真空室中每部探測器的信號輸出端分別連接有真空室內(nèi)傳輸線5，真空室內(nèi)傳輸線5穿過法蘭4與真空室外傳輸線6連接，真空室外傳輸線6的另一端接入跨阻放大器3的信號輸入端，跨阻放大器置于一個(gè)機(jī)箱7中，跨阻放大器3的信號輸出端接入采集系統(tǒng)4的信號輸入端，采集系統(tǒng)4單點(diǎn)接地；真空室內(nèi)傳輸線5采用帶有屏蔽層的雙絞線，真空室內(nèi)傳輸線的屏蔽層采用玻璃絲帶綁扎，真空室外傳輸線6采用帶有屏蔽層的雙絞線，真空室外傳輸線6的屏蔽層的外層包裹絕緣層，真空室內(nèi)傳輸線5的屏蔽層前端與包裹探測器的金屬外殼相連，尾端通過一根穿過法蘭2的長導(dǎo)線8與跨阻放大器3的機(jī)箱7的外殼連接，法蘭2也通過導(dǎo)線9與跨阻放大器3的機(jī)箱7的外殼連接，真空室外傳輸線6的屏蔽層前端懸空，后端與跨阻放大器3的機(jī)箱7的外殼連接?？缱璺糯笃?的信號輸出端通過真空室外傳輸線二 10接入采集系統(tǒng)的信號輸入端，真空室外傳輸線二 10的兩端的屏蔽層分別與跨阻放大器3的機(jī)箱7的外殼、采集系統(tǒng)4的接地端連接。真空室內(nèi)信號傳輸線5采用帶有屏蔽層的雙絞線，多道信號的屏蔽層相互接觸，并且用玻璃絲帶進(jìn)行纏繞，減小信號與信號之間的縫隙，以減小電路回路面積；屏蔽層前端與包裹探測器的金屬外殼相連，但不能與探測器陣列公共地線相接，屏蔽層尾端用導(dǎo)線通過法蘭32芯航空接頭引到真空室外，接入跨阻放大器3的機(jī)箱7外殼。真空室外信號傳輸線采用帶有屏蔽層的雙絞線，屏蔽層外層具有絕緣層，多道傳輸線用綁扎帶綁扎，傳輸線前端航空接頭端屏蔽層懸浮，后端信號線接入微弱信號檢測電路，屏蔽層接入跨阻放大器3的機(jī)箱7外殼。檢測電路板置于屏蔽插件中，插件接入機(jī)箱電源，機(jī)箱置于屏蔽機(jī)柜。用一根導(dǎo)線將法蘭接入機(jī)箱外殼。供電電源采用隔離變壓器，消除地線回路。所有前端電路設(shè)備處于懸浮狀態(tài)，最后通過信號輸出線到采集，屏蔽層與地線相連，最后采集端單點(diǎn)接地。
權(quán)利要求1.一種光電微弱信號檢測系統(tǒng)，包括有真空室，其特征在于所述的真空室中安裝探測器陣列，真空室的一側(cè)密封安裝有法蘭，真空室外設(shè)有跨阻放大器、采集系統(tǒng)，位于真空室中每部探測器的多道信號輸出端分別連接有真空室內(nèi)傳輸線，真空室內(nèi)傳輸線穿過法蘭與真空室外傳輸線連接，真空室外傳輸線的另一端接入跨阻放大器的信號輸入端，跨阻放大器置于一個(gè)機(jī)箱中，跨阻放大器的信號輸出端接入采集系統(tǒng)的信號輸入端，采集系統(tǒng)單點(diǎn)接地；真空室內(nèi)傳輸線采用帶有屏蔽層的雙絞線，真空室內(nèi)傳輸線的屏蔽層采用玻璃絲帶綁扎，真空室外傳輸線采用帶有屏蔽層的雙絞線，真空室外傳輸線的屏蔽層的外層包裹絕緣層，真空室內(nèi)傳輸線的屏蔽層前端與包裹探測器的金屬外殼相連，尾端通過一根穿過法蘭的長導(dǎo)線與跨阻放大器的機(jī)箱的外殼連接，法蘭也通過導(dǎo)線與跨阻放大器的機(jī)箱的外殼連接，真空室外傳輸線的屏蔽層前端懸空，后端與跨阻放大器的機(jī)箱的外殼連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電微弱信號檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的跨阻放大器的信號輸出端通過真空室外傳輸線二接入采集系統(tǒng)的信號輸入端，真空室外傳輸線二的兩端的屏蔽層分別與跨阻放大器的機(jī)箱的外殼、采集系統(tǒng)的接地端連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種光電微弱信號檢測系統(tǒng)，包括有真空室，真空室中安裝探測器陣列，真空室的一側(cè)密封安裝有法蘭，真空室外設(shè)有跨阻放大器、采集系統(tǒng)，位于真空室中每部探測器的多道信號輸出端分別連接有真空室內(nèi)傳輸線，真空室內(nèi)傳輸線穿過法蘭與真空室外傳輸線連接，真空室外傳輸線的另一端接入跨阻放大器的信號輸入端，跨阻放大器置于一個(gè)機(jī)箱中，跨阻放大器的信號輸出端接入采集系統(tǒng)的信號輸入端，采集系統(tǒng)單點(diǎn)接地。本實(shí)用新型通過微弱信號檢測電路的設(shè)計(jì)，結(jié)合電磁兼容原理對電路板和診斷系統(tǒng)布局，使軟X射線和XUV診斷系統(tǒng)檢測電路增益范圍達(dá)到2*105V/A到5*106V/A，帶寬達(dá)到100kHz，在EAST強(qiáng)電磁場環(huán)境下噪聲維持在20mV以下，并且性能穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠。
文檔編號G01R31/28GK202837424SQ20122041047
公開日2013年3月27日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者胡立群, 楊茂, 盛秀麗, 陳肇璽, 程勇 申請人:中國科學(xué)院等離子體物理研究所