CN109358297A - 一种探测器供电系统测量的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种探测器供电系统测量的装置和方法，涉及核辐射探测领域，包括被测电源，电源纹波测试装置和信号发生器。其中被测电源包括电源信号正极接点,电源信号负极接点。电源纹波测试装置包括交流成分提取模块，同轴导线，信号放大器模块，信号记录模块和计算机显示终端。本装置能够提供精确纹波的幅值以及频率等信息，具有方法简单、测量准确等优点。

Description

一种探测器供电系统测量的装置和方法

技术领域

本发明涉及核辐射探测领域，特别涉及一种对于探测器供电系统的测量的装置和方法。

背景技术

目前，核物理实验上大多使用开关电源为核辐射探测器提供电源输出。但是，其在提供输出电压的同时，也会带来纹波、噪声等干扰，这是由开关电源本身的特性所决定的，这些频率等信息十分复杂的干扰会对仪器造成一定的影响。尤其是在能谱测量核辐射探测的领域，这些纹波和噪声会提高本底的复杂程度，也会影响测量到谱线的分辨率等数据，提高分析处理的难度。

精确获得电源纹波对硬件性能的开发和调试有着至关重要的作用。在实际应用中，纹波通常使用示波器或者交流毫伏表进行观察和测量。但是，示波器只能提供纹波的大致波形，对于其他的参数比如脉冲幅度或者频率等都无法精确给出，也不能直接分辨出不同来源的纹波，而交流毫伏表也仅仅能提供纹波电压的有效值，同时其结果受到被测纹波频率和交流毫伏表的频响两个因素的影响，不同频响测出的结果不同，得不到准确的测量结果。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有测量技术的不足，提供一种探测器供电系统测量的装置和方法。

本发明为解决其技术问题所采取的技术方案为：

一种探测器供电系统测量的装置，包括：被测电源，电源纹波测试装置和信号发生器。

其中，被测电源与电源纹波测试装置相连接，信号放大器与电源纹波测试装置相连接。

其中，被测电源包括电源信号正极接点,电源信号负极接点。电源纹波测试装置包括交流成分提取模块，同轴导线，信号放大器模块，信号记录系统和计算机显示终端。交流成分提取模块包括输入端、输出端；同轴导线具有屏蔽效果好，抗杂波干扰的特点，其有正极金属探针、负极金属探针；信号记录系统包括A/D转换电路、甄别及控制电路、CPU模块。信号发生器能够输出不同频率和幅值的稳定信号，其有正极接点和负极接点。

所述的交流成分提取模块为高通滤波器电路，能够根据被测电源输出的电压值与纹波幅值以及频率大小调整其放大倍数及截止频率，使得其能够尽可能完整地将交流的纹波成分提取出来，同时防止直流电压输入后端电子学系统。

所述的信号放大器模块能够对交流成分提取模块提取出来的纹波信号进行线性放大，其放大倍数可调，同时不会对放大后的波形产生干扰。

所述的信号记录系统为使用甄别及控制电路控制的A/D转换电路，通过甄别及控制电路对输入信号脉冲进行检测，从而控制A/D转换电路工作。

所述的CPU模块为信号记录系统的控制部分，其使用复合算法对甄别及控制电路进行控制，调整其工作状态，同时接收A/D转换电路的输出信号，对脉冲幅度进行获取，通过通用串行总线USB与计算机显示终端进行通讯，使用已编程好的软件进行读取，得到测量谱。

所述的信号发生器能够对其输出信号的频率与幅值进行设置，同时能够调整其输出信号的占空比，使其能够输出类似脉冲形式的方波，以便对信号记录系统进行定标。

为了实现发明目的，具体操作步骤如下：在选取被测电源后，根据被测电源输出电压特性调整交流成分提取模块，将该模块的输入端连接到被测电源的正极接点，输出端中插入同轴导线的正极金属探针，同轴导线的负极金属探针插入被测电源负极接点中，在完成被测电源纹波提取后，将选出的纹波信号输入到信号放大器模块中，经过放大后的纹波信号输入到信号记录系统中，CPU模块使用复合算法进行控制，对纹波信号进行甄别和读取，输出到计算机显示终端中，得到测量谱；

之后对信号记录系统进行定标，将被测电源、交流成分提取模块与同轴导线的接点分别断开，将信号发生器的正极接点、负极接点分别与同轴导线的正极金属探针、负极金属探针相连，在不改变信号放大器放大倍数的条件下，改变信号发生器的输出信号幅值，测量一系列不同幅值以及不同频率信号在信号记录系统中形成的测量谱，得到信号记录系统的电压幅值定标矩阵，将测量谱与定标矩阵进行比较，得到纹波的电压幅值以及频率。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明提供的测量装置引入了信号记录系统，将输入的纹波信号转化为测量谱，能够准确地读出谱中每一个所对应的电压值大小，并可以得到其对应的频率等信息，具有方法简单、测量准确等优点。

附图说明

图1为本发明探测器供电系统精确测量的装置结构示意图。

图2为使用信号发生器对信号记录系统进行定标的结构示意图。

图3为信号记录系统的结构示意图。

其中：1、被测电源 2、被测电源正极接点 3、被测电源负极接点

4、交流成分提取模块 5、同轴导线正极金属探针

6、同轴导线负极金属探针 7、同轴导线 8、信号放大器模块

9、信号记录系统 10、计算机显示终端 11、信号发生器

12、信号发生器正极接点 13、信号发生器负极接点

14、甄别及控制电路 15、A/D转换电路 16、CPU模块。

具体实施方式

下面结合图1、图2具体描述本发明提出的一种探测器供电系统精确测量的装置：

在本实施例中，被测电源1为市面上常见的开关电源，输入为220V交流市电，输出为+12V的直流电源。设置交流成分提取模块4的相关参数，使其能够滤掉+12V的直流电压，并提取出交流纹波成分。

将交流成分提取模块4的输入端连接到被测电源正极接点2，输出端中插入同轴导线的正极金属探针5，同轴导线的负极金属探针6插入被测电源号负极接点3中。将同轴导线7连入信号放大器模块8，并使用相应传输线缆依次连接到信号记录系统9以及计算机显示终端10，完成测量装置的搭建。

打开被测电源1的电源开关，使纹波信号输入到信号放大器模块8中，调节放大倍数，使得能够在计算机显示终端10中得到测量谱，清空测量界面，开始进行记录。测量时间在1min左右，之后停止测量并保存测量谱。

将被测电源1、交流成分提取模块4与同轴导线7的接点分别断开，将信号发生器11的正极接点12、负极接点13分别与同轴导线的正极金属探针5、负极金属探针6相连。打开信号发生器11的电源开关，开始进行定标。

设置信号发生器11参数，使其输出幅值分别为5mV﹑10mV﹑20mV﹑30mV﹑40mV﹑50mV﹑60mV﹑70mV﹑80mV﹑90mV的连续脉冲，每个幅值的脉冲分别包含50Hz、100Hz、200Hz、500Hz、1kHz、5kHz、10kHz，将其输入信号记录系统中记录成谱，读取其数值与输入脉冲幅值的关系进行定标，并得到定标矩阵。

读取纹波测量谱中不同峰对应的数值，通过定标矩阵计算出其对应的电压值，即可得到纹波中不同成分的幅值大小。同时，通过对其计数的统计就可以得到纹波中每个成分对应的频率值。

Claims (7)

1.一种探测器供电系统测量的装置，其特征在于：包括被测电源，电源纹波测试装置和信号发生器；其中被测电源包括电源信号正极接点,电源信号负极接点；电源纹波测试装置包括交流成分提取模块，同轴导线，信号放大器模块，信号记录系统和计算机显示终端；交流成分提取模块包括输入端、输出端；同轴导线具有屏蔽效果好，抗杂波干扰的特点，其有正极金属探针、负极金属探针；信号记录系统包括A/D转换电路、甄别及控制电路、CPU模块；信号发生器具有正极接点和负极接点。

2.根据权利要求1所述的探测器供电系统测量的装置，其特征在于：所述的交流成分提取模块为高通滤波器电路，能够根据被测电源输出的电压值与纹波幅值以及频率大小调整其放大倍数及截止频率，使得其能够尽可能完整地将交流的纹波成分提取出来，同时防止直流电压输入后端电子学系统。

3.根据权利要求1所述的探测器供电系统测量的装置，其特征在于：所述的信号放大器模块能够对交流成分提取模块提取出来的纹波信号进行线性放大，其放大倍数可调，同时不会对放大后的波形产生干扰。

4.根据权利要求1所述的探测器供电系统测量的装置，其特征在于：所述的信号记录系统为使用甄别及控制电路控制的A/D转换电路，通过甄别及控制电路对输入信号脉冲进行检测，从而控制A/D转换电路工作。

5.根据权利要求1所述的探测器供电系统测量的装置，其特征在于：所述的CPU模块为信号记录系统的控制部分，其使用复合算法对甄别及控制电路进行控制，调整其工作状态，同时接收A/D转换电路的输出信号，对脉冲幅度进行获取，通过通用串行总线USB与计算机显示终端进行通讯，使用已编程好的软件进行读取，得到测量谱。

6.根据权利要求1所述的探测器供电系统测量的装置，其特征在于：所述的信号发生器能够对其输出信号的频率与幅值进行设置，同时能够调整其输出信号的占空比，使其能够输出类似脉冲形式的方波，以便对信号记录系统进行定标。

7.一种探测器供电系统测量的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

在选取被测电源后，根据被测电源输出电压特性调整交流成分提取模块，将该模块的输入端连接到被测电源的正极接点，输出端中插入同轴导线的正极金属探针，同轴导线的负极金属探针插入被测电源负极接点中，在完成被测电源纹波提取后，将选出的纹波信号输入到信号放大器模块中，经过放大后的纹波信号输入到信号记录系统中，CPU模块使用复合算法进行控制，对纹波信号进行甄别和读取，输出到计算机显示终端中，得到测量谱；

之后对信号记录系统进行定标，将被测电源、交流成分提取模块与同轴导线的接点分别断开，将信号发生器的正极接点、负极接点分别与同轴导线的正极金属探针、负极金属探针相连，在不改变信号放大器放大倍数的条件下，改变信号发生器的输出信号幅值，测量一系列不同幅值以及不同频率信号在信号记录系统中形成的测量谱，得到信号记录系统的电压幅值定标矩阵，将测量谱与定标矩阵进行比较，得到纹波的电压幅值以及频率。