CN113964937B - 一种紧凑型独立供电远程控制触发器 - Google Patents

一种紧凑型独立供电远程控制触发器 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种紧凑型独立供电远程控制触发器，包括GPS/北斗接收器，其用以接收远程控制信号，并输出控制信号；信号控制模块，其用以调理控制信号，并产生第一电平信号；光纤发射模块，其用以接收第一电平信号，进行电光转换后，输出光脉冲；光纤接收模块，其用以接收光脉冲，并进行光电转换，输出第二电平信号；初级脉冲产生器，其用以接收第二电平信号，并通过内部中压放电电路，产生中压脉冲信号；脉冲变压器，其用以将中压脉冲信号转换为高压脉冲信号；脉冲陡化装置，其用以接收高压脉冲信号，并实现高压脉冲信号前沿的陡化；输出电缆，其用以基于前沿的陡化后的高压脉冲信号，实现对高压开关的触发控制。

Description

一种紧凑型独立供电远程控制触发器
技术领域
本发明涉及触发器涉及技术领域，特别涉及一种紧凑型独立供电远程控制触发器。
背景技术
脉冲功率系统通常采用快前沿的高电压脉冲来控制开关的导通，形成放电。触发器的技术原理主要包括电容放电、传输线倍压和脉冲变压器升压三种，均采用分级结构，电压脉冲从伏特级逐级放大到数十千伏级甚至数百千伏。
目前的触发器主要分电容快放电型、mini-Marx型、脉冲变压器型、传输线型和Pichugin型等。电容快放电型触发器结构简单、技术成熟，但误点火概率较高；mini-Marx型和脉冲变压器型触发器系统抖动较大，脉冲前沿缓，需要陡化；传输线型触发器结构较为复杂，绝缘环节较多；Pichugin型触发器需要陡化，研究和应用较少。总而言之，各种触发器性能均侧重特定的应用需求，各有利弊。此外，当触发器需要工作在野外时，其运输和供电便携性也需要重点考虑；若两(多)系统同步工作时，触发脉冲时延及标准偏差(抖动)对同步效果也有重要影响；特别当放电系统与相应测量系统同步工作时，若空间距离较远，则其同步精度更加难以保证。
发明内容
本发明实施例提供了一种便携式、独立供电、可远程控制的低成本、短触发时延、小抖动、快前沿、抗干扰能力强，以克服现有外场试验中便携性和高性能相矛盾的缺陷的紧凑型独立供电远程控制触发器。
本发明实施例提供一种紧凑型独立供电远程控制触发器，包括：
GPS/北斗接收器，其用以接收远程控制信号，并输出控制信号；
信号控制模块，其用以调理所述控制信号，并产生第一电平信号；
光纤发射模块，其用以接收所述第一电平信号，进行电光转换后，输出光脉冲；
光纤接收模块，其用以接收所述光脉冲，并进行光电转换，输出第二电平信号；
初级脉冲产生器，其用以接收所述第二电平信号，并通过内部中压放电电路，产生中压脉冲信号；
脉冲变压器，其用以将所述中压脉冲信号转换为高压脉冲信号；
脉冲陡化装置，其用以接收所述高压脉冲信号，并实现所述高压脉冲信号前沿的陡化；
输出电缆，其用以基于前沿的陡化后的所述高压脉冲信号，实现对高压开关的触发控制。
在本发明的一些实施例中，所述的紧凑型独立供电远程控制触发器，还包括：
第一供电系统，其用以为所述GPS/北斗接收器、所述信号控制模块和所述光纤发射模块供电；
第二供电系统，其用以为所述光纤接收模块和所述初级脉冲产生器供电。
在本发明的一些实施例中，所述脉冲陡化装置包括：
同轴腔体，其内部通过内绝缘层分隔形成有3个腔室，所述同轴腔体的一端设有用以供输出电缆伸出的端口；
次级电容，其设于所述3个腔室中的远离所述端口的第一腔室中；
陡化开关，其设于所述3个腔室中的中间的第二腔室中；
隔离电容，其设于所述3个腔室中距离所述端口最近的第三腔室中；
同轴内导体，其与所述同轴腔体同轴设置，所述同轴内导体依次穿过所述第一腔室、所述第二腔室和所述第三腔室，且与所述次级电容、所述陡化开关和所述隔离电容电连接；
输入电缆，其由所述同轴腔体的侧壁伸入至所述第一腔室，且在所述次级电容和所述陡化开关之间与所述同轴内导体电连接。
在本发明的一些实施例中，所述同轴内导体在所述第一腔室中远离所述端口的一端伸出所述第一腔室与所述同轴腔体的侧壁相抵设置。
在本发明的一些实施例中，所述输入电缆外包裹有输入电缆绝缘层，且在所述输入电缆的输入端设有输入连接法兰；
在本发明的一些实施例中，所述同轴腔体在所述输出电缆伸入的一端形成有输出腔体，且所述输出电缆外包裹有输出电缆绝缘层，所述端口上设有输出连接法兰。
在本发明的一些实施例中，所述中压脉冲信号的幅值为2kV，所述高压脉冲信号的幅值为30kV。
在本发明的一些实施例中，所述脉冲陡化装置用以实现所述高压脉冲信号前沿的陡化，并产生30ns时间尺度的触发脉冲。
在本发明的一些实施例中，所述远程控制信号为卫星信号。
在本发明的一些实施例中，所述输出电缆为同轴高压电缆。
本发明实施例提供的紧凑型独立供电远程控制触发器，具有以下优点：其在满足产生快前沿高电压脉冲基本要求的前提下，实现了设备的小型化和便携化；通过独立供电的设计，实现了GPS接收和信号调理控制系统的保护，增强了触发器的抗干扰能力；通过GPS/北斗收发系统实现了触发远程控制，扩展了户外试验的应用范围；，提升了试验的便捷性，通过紧凑型脉冲陡化装置实现了高压脉冲前沿的压缩，提高了触发器的触发性能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的紧凑型独立供电远程控制触发器的原理框图；
图2为本发明实施例提供的紧凑型独立供电远程控制触发器的脉冲陡化装置原理图。
具体实施方式
为使本领域技术人员能够更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
在本说明书中可使用词组“在一种实施例中”、“在另一实施例中”、“在又一实施例中”、“在一实施例中”、“在一些实施例中”或“在其它实施例中”，均可指代根据本发明的相同或不同实施例中的一个或多个。
此后参照附图描述本发明的具体实施例；然而，应当理解，所发明的实施例仅仅是本发明的实施例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详尽描述以根据用户的历史的操作，判明真实的意图，避免不必要或多余的细节使得本发明模糊不清。因此，本发明的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样性地使用本发明。
本发明实施例提供了一种紧凑型独立供电远程控制触发器，其为快前沿高压脉冲产生装置，如图1和图2所示，所述紧凑型独立供电远程控制触发器具体包括：
GPS/北斗接收器，其用以接收远程控制信号，并输出控制信号；也就是，实现远程控制信号的接收，该远程控制信号可以为卫星信号，即，输入为卫星信号，输出为控制信号；
信号控制模块，其用以调理所述控制信号，并产生第一电平信号；具体地，该第一电平信号可以为标准TTL电平，用以驱动后续功能单元；
光纤发射模块，其用以接收所述第一电平信号(即为标准TTL电平)，进行电光转换后，输出光脉冲；
光纤接收模块，其用以接收所述光脉冲，并进行光电转换，输出第二电平信号；其中，所述第二电平信号可以为TTL电平信号，进而通过采用光纤传输信号避免天线受电磁干扰引发的触发器误动作，同时，防止触发器故障时，对远程接收和控制系统造成的过电压冲击；
初级脉冲产生器，其用以接收所述第二电平信号(可以为TTL电平信号)，并通过内部中压放电电路，产生中压脉冲信号；其中，所述中压脉冲信号的幅值为2kV；
脉冲变压器，其用以将所述中压脉冲信号转换为高压脉冲信号；其中，该高压脉冲信号的幅值为30kV，也就是，将2kV中压脉冲转换为30kV高压脉冲信号；
脉冲陡化装置，其用以接收所述高压脉冲信号，并实现所述高压脉冲信号前沿的陡化；所述脉冲陡化装置采用同轴结构，实现高压电脉冲前沿的陡化，并产生30ns时间尺度的触发脉冲；
输出电缆，其用以基于前沿的陡化后的所述高压脉冲信号，实现对高压开关的触发控制；其中，所述输出电缆为同轴高压电缆，实现对高压开关的触发控制。
在本实施例中，所述GPS/北斗接收器，所述信号控制模块，所述光纤发射模块，所述光纤接收模块，所述初级脉冲产生器，所述脉冲变压器，所述脉冲陡化装置和所述输出电缆共同构成功能系统，实现远程信号接收、调理、控制、传输，触发脉冲信号产生、放大、陡化等功能。
在本发明的一些实施例中，所述紧凑型独立供电远程控制触发器，还包括：第一供电系统，其用以为所述GPS/北斗接收器、所述信号控制模块和所述光纤发射模块供电；第二供电系统，其用以为所述光纤接收模块和所述初级脉冲产生器供电。其中，所述第一供电系统和所述第二供电系统均可采用电池供电，且可分别为独立的供电模块。
进一步地，在本实施例中，如图2所示，所述脉冲陡化装置包括：
同轴腔体，其内部通过内绝缘层分隔形成有3个腔室，所述同轴腔体的一端设有用以供输出电缆伸出的端口；
次级电容，其设于所述3个腔室中的远离所述端口的第一腔室中；
陡化开关，其设于所述3个腔室中的中间的第二腔室中；
隔离电容，其设于所述3个腔室中距离所述端口最近的第三腔室中；
同轴内导体，其与所述同轴腔体同轴设置，所述同轴内导体依次穿过所述第一腔室、所述第二腔室和所述第三腔室，且与所述次级电容、所述陡化开关和所述隔离电容电连接；
输入电缆，其由所述同轴腔体的侧壁伸入至所述第一腔室，且在所述次级电容和所述陡化开关之间与所述同轴内导体电连接。
进一步地，所述同轴内导体在所述第一腔室中远离所述端口的一端伸出所述第一腔室与所述同轴腔体的侧壁相抵设置。
在本实施例中，所述输入电缆外包裹有输入电缆绝缘层，且在所述输入电缆的输入端设有输入连接法兰；
所述同轴腔体在所述输出电缆伸入的一端形成有输出腔体，且所述输出电缆外包裹有输出电缆绝缘层，所述端口上设有输出连接法兰。
通过上述的技术方案可以看出，其在满足产生快前沿高电压脉冲基本要求的前提下，实现了设备的小型化和便携化；通过独立供电的设计，实现了GPS接收和信号调理控制系统的保护，增强了触发器的抗干扰能力；通过GPS/北斗收发系统实现了触发远程控制，扩展了户外试验的应用范围；，提升了试验的便捷性，通过紧凑型脉冲陡化装置实现了高压脉冲前沿的压缩，提高了触发器的触发性能。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种紧凑型独立供电远程控制触发器，其特征在于，包括：
GPS/北斗接收器，其用以接收远程控制信号，并输出控制信号；
信号控制模块，其用以调理所述控制信号，并产生第一电平信号；
光纤发射模块，其用以接收所述第一电平信号，进行电光转换后，输出光脉冲；
光纤接收模块，其用以接收所述光脉冲，并进行光电转换，输出第二电平信号；
初级脉冲产生器，其用以接收所述第二电平信号，并通过内部中压放电电路，产生中压脉冲信号；
脉冲变压器，其用以将所述中压脉冲信号转换为高压脉冲信号；
脉冲陡化装置，其用以接收所述高压脉冲信号，并实现所述高压脉冲信号前沿的陡化；
输出电缆，其用以基于前沿的陡化后的所述高压脉冲信号，实现对高压开关的触发控制；
第一供电系统，其用以为所述GPS/北斗接收器、所述信号控制模块和所述光纤发射模块供电；
第二供电系统，其用以为所述光纤接收模块和所述初级脉冲产生器供电；
所述脉冲陡化装置包括：
同轴腔体，其内部通过内绝缘层分隔形成有3个腔室，所述同轴腔体的一端设有用以供输出电缆伸出的端口；
次级电容，其设于所述3个腔室中的远离所述端口的第一腔室中；
陡化开关，其设于所述3个腔室中的中间的第二腔室中；
隔离电容，其设于所述3个腔室中距离所述端口最近的第三腔室中；
同轴内导体，其与所述同轴腔体同轴设置，所述同轴内导体依次穿过所述第一腔室、所述第二腔室和所述第三腔室，且与所述次级电容、所述陡化开关和所述隔离电容电连接；
输入电缆，其由所述同轴腔体的侧壁伸入至所述第一腔室，且在所述次级电容和所述陡化开关之间与所述同轴内导体电连接。
2.根据权利要求1所述的紧凑型独立供电远程控制触发器，其特征在于，
所述同轴内导体在所述第一腔室中远离所述端口的一端伸出所述第一腔室与所述同轴腔体的侧壁相抵设置。
3.根据权利要求2所述的紧凑型独立供电远程控制触发器，其特征在于，
所述输入电缆外包裹有输入电缆绝缘层，且在所述输入电缆的输入端设有输入连接法兰。
4.根据权利要求3所述的紧凑型独立供电远程控制触发器，其特征在于，
所述同轴腔体在所述输出电缆伸入的一端形成有输出腔体，且所述输出电缆外包裹有输出电缆绝缘层，所述端口上设有输出连接法兰。
5.根据权利要求1所述的紧凑型独立供电远程控制触发器，其特征在于，
所述中压脉冲信号的幅值为2kV，所述高压脉冲信号的幅值为30kV。
6.根据权利要求1所述的紧凑型独立供电远程控制触发器，其特征在于，
所述脉冲陡化装置用以实现所述高压脉冲信号前沿的陡化，并产生30ns时间尺度的触发脉冲。
7.根据权利要求1所述的紧凑型独立供电远程控制触发器，其特征在于，
所述远程控制信号为卫星信号。
8.根据权利要求1所述的紧凑型独立供电远程控制触发器，其特征在于，所述输出电缆为同轴高压电缆。
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