CN113985143A - 一种快沿负高压脉冲信号检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高压脉冲信号检测技术领域，具体涉及一种快沿负高压脉冲信号检测方法及系统。一种快沿负高压脉冲信号检测系统，包括依次连接的：负高压脉冲信号发生装置：用于输出负高压脉冲信号；预处理电路：对负高压脉冲信号进行预处理以形成低压脉冲信号；再处理模块：对低压脉冲信号进行再处理后以得到符合要求的脉冲检测信号；预处理电路由独立电源供电；预处理电路包括依次连接的衰减单元、防接反单元、隔直单元和偏置单元；负高压脉冲信号发生装置的输出端与衰减单元连接。本发明提供的系统，可有效适用于负高压脉冲信号的检测应用，设计的；预处理电路能保证快沿负高压脉冲信号的纳秒级边沿特性信息，保证了后续电路对负脉冲信号的准确识别。
Description
技术领域
本发明涉及高压脉冲信号检测技术领域，具体涉及一种快沿负高压脉冲信号检测方法及系统。
背景技术
在激光技术研究、高速摄影、快电子学测量等领域中,快沿高压脉冲信号的应用非常广泛。在相关产品的研发过程中，对高压脉冲信号检测研究是必不可少的，但现有的高压脉冲信号检测装置仅适用于正高压脉冲信号的检测，却不适用于负高压脉冲信号的检测。
发明内容
为克服上述问题或部分解决上述问题，本发明的目的在于提供一种快沿负高压脉冲信号检测方法及系统，以适用于负高压脉冲信号的检测应用。
本发明通过下述技术方案实现：
第一方面，本发明提供一种快沿负高压脉冲信号检测方法，包括以下步骤：接收负高压脉冲信号；对所述负高压脉冲信号进行预处理以形成低压脉冲信号，所述预处理包括衰减、隔直、偏置和滤波；对所述低压脉冲信号进行再处理后以得到符合要求的脉冲检测信号，所述再处理包括消除脉冲沿抖动和滤除不符合脉冲宽度要求的脉冲信号。
第二方面，在本发明提供一种快沿负高压脉冲信号检测系统，包括依次连接的：负高压脉冲信号发生装置：用于输出所述负高压脉冲信号；预处理电路：对所述负高压脉冲信号进行预处理以形成低压脉冲信号；再处理模块：对所述低压脉冲信号进行再处理后以得到符合要求的脉冲检测信号；所述预处理电路由独立电源供电；所述预处理电路包括依次连接的衰减单元、防接反单元、隔直单元和偏置单元；所述负高压脉冲信号发生装置的输出端与所述衰减单元连接。
基于第二方面，在本发明一些实施例中，所述衰减单元包括相互串接的电阻R1和电阻R2，所述电阻R1远离所述电阻R2的一端与所述负高压脉冲信号发生装置的输出端连接，所述电阻R2远离所述电阻R1的一端接地，所述电阻R1和电阻R2的相互连接端连接防接反单元。
基于第二方面，在本发明一些实施例中，所述防接反单元包括开关二极管D1，所述开关二极管D1的阴极与所述电阻R1和电阻R2的相互连接端连接，所述开关二极管D1的阳极与所述隔直单元连接。
基于第二方面，在本发明一些实施例中，所述隔直单元包括电阻R3、电阻R4和隔直电容C1，所述电阻R4和隔直电容C1串接，所述电阻R4远离所述隔直电容C1的一端通过所述电阻R3接地，所述电阻R3和电阻R4的相互连接端与所述开关二极管D1的阳极连接，所述隔直电容C1远离所述电阻R4的一端分别与所述偏置单元、再处理模块和独立电源VCC连接。
基于第二方面，在本发明一些实施例中，所述偏置单元包括稳压二极管D2，所述稳压二极管D2的阳极接地，所述稳压二极管D2的阴极与所述隔直电容C1连接。
基于第二方面，在本发明一些实施例中，还包括与所述独立电源VCC连接的电源滤波单元。
基于第二方面，在本发明一些实施例中，所述电源滤波单元包括电阻R5和接地电容C2，所述电阻R5连接于所述独立电源VCC与所述隔直电容C1之间，所述接地电容C2与所述电阻R5和独立电源VCC的相互连接端连接。
基于第二方面，在本发明一些实施例中，所述再处理模块包括超高速电压比较器，用于对所述低压脉冲信号进行正确有效的比较，并输出脉冲检测信号。
基于第二方面，在本发明一些实施例中，所述再处理模块还包括FPGA处理单元，用于对所述超高速电压比较器传输来的脉冲检测信号进行处理，以消除脉冲沿抖动和滤除不符合脉冲宽度要求的脉冲信号，形成满足要求的脉冲检测信号。
本发明与现有技术相比，至少具有如下的优点和有益效果：
1)可有效适用于负高压脉冲信号的检测应用。
2)设计的预处理电路，能保证快变负高压脉冲信号的纳秒级边沿特性信息，保证了后续电路对负脉冲信号的准确识别。
3)保护电路，能有效防止错误接入正高压信号而导致检测装置被损坏的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
图1为一种快沿负高压脉冲信号检测系统一实施例的电路连接图；
图2为一种快沿负高压脉冲信号检测方法一实施例流程框图。
图标：1-负高压脉冲信号发生装置；2-预处理电路；21-衰减单元；22-防接反单元；23-隔直单元；24-偏置单元；3-再处理模块；31-超高速电压比较器；32-FPGA处理单元；4-电源滤波单元。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
请参照图1，在本发明实施例提供一种快沿负高压脉冲信号检测系统，包括：
负高压脉冲信号发生装置1：用于输出所述负高压脉冲信号；预处理电路2：对所述负高压脉冲信号进行预处理以形成低压脉冲信号；再处理模块3：对所述低压脉冲信号进行再处理后以得到符合要求的脉冲检测信号；所述预处理电路2由独立电源供电；所述预处理电路2包括依次连接的衰减单元21、防接反单元22、隔直单元23和偏置单元24；所述负高压脉冲信号发生装置1的输出端与所述衰减单元21连接。
示例性的，本实施例中，首先由负高压脉冲信号发生装置1提供负高压脉冲信号，此为原始信号，原始信号电压过高，且通常包含有过多的干扰信号，因此在对负高压脉冲信号进行分析前通常需要进行预处理，预处理电路2对接收到的负高压脉冲信号进行处理后生成低压脉冲信号，然后将低压脉冲信号传送至后级再处理模块3进行再处理。
具体的，预处理电路2接收负高压脉冲信号，对所述负高压脉冲信号进行预处理以形成低压脉冲信号，所述预处理包括衰减、隔直、偏置和滤波。示例性的，进行上述处理所依赖的电路如图1所示，预处理电路2主要包括依次连接的衰减单元21、防接反单元22、隔直单元23和偏置单元24。
衰减单元21包括相互串接的电阻R1和电阻R2，所述电阻R1远离所述电阻R2的一端与所述负高压脉冲信号发生装置1的输出端连接，所述电阻R2远离所述电阻R1的一端接地，所述电阻R1和电阻R2的相互连接端连接防接反单元22。电阻R1、R2组成分压网络，将负高压脉冲按照(R1+R2)：R2比例进行衰减。优选的，电阻R1、电阻R2可以选择高压、高精度功率电阻器。
防接反单元22包括开关二极管D1，所述开关二极管D1的阴极与所述电阻R1和电阻R2的相互连接端连接，所述开关二极管D1的阳极与所述隔直单元23连接。开关二极管是半导体二极管的一种，是为在电路上进行"开"、"关"而特殊设计制造的一类二极管。它由导通变为截止或由截止变为导通所需的时间比一般二极管短，常见的有2AK、2DK等系列，此处开关二极管D1主要起到防反接保护作用。
隔直单元23包括电阻R3、电阻R4和隔直电容C1，所述电阻R4和隔直电容C1串接，所述电阻R4远离所述隔直电容C1的一端通过所述电阻R3接地，所述电阻R3和电阻R4的相互连接端与所述开关二极管D1的阳极连接，所述隔直电容C1远离所述电阻R4的一端分别与所述偏置单元24、再处理模块3和独立电源VCC连接。经衰减单元21衰减后的负脉冲信号中的高频部分则通过开关二极管D1、电阻R4、隔直电容C1流出到再处理模块3，其中的直流部分则经接地电阻R3流出。电阻R3及电阻R4构成分压网络，其一方面起分压作用，进一步降低脉冲信号的电压，另一方面起限流作用，防止对隔直电容C1充电时电流过大造成隔直电容C1损坏。优选的，隔直电容C1选择皮法级别的电容为佳。
偏置单元24包括稳压二极管D2，所述稳压二极管D2的阳极接地，所述稳压二极管D2的阴极与所述隔直电容C1连接。隔直电容C1不断的充放电，在C1右端形成低压脉冲信号，低压脉冲信号传输至再处理模块3进行再处理，稳压二极管D2则可将输出脉冲信号箝位在0V以上。
再处理模块3对所述低压脉冲信号进行再处理后以得到符合要求的脉冲检测信号，其再处理包括消除脉冲沿抖动和滤除不符合脉冲宽度要求的脉冲信号。具体的，再处理模块3包括超高速电压比较器31和FPGA处理单元32，超高速电压比较器31对脉冲信号进行比较，并将比较输出结果传给FPGA处理单元32，超高速电压比较器31选择标准包括响应速度块、失调小、温度性能好等；利用FPGA处理单元32设计检测逻辑，以消除脉冲沿抖动，并根据已知脉冲脉宽信息，对电压比较器传输来的脉冲检测信号进行信号过滤，滤除不满足脉冲宽度要求的检测信号(示例性的，滤除低于预设值1/2的脉冲)，形成满足要求的脉冲检测信号，示例性的，FPGA处理单元可以是型号为XC7A100的FPGA。
实施例2
请参照图1，在本发明一些实施例中，还包括与所述独立电源VCC连接的电源滤波单元4。
基于上述实施例1，在本实施例中，在电电源VCC的输出端还连接有电源滤波单元4，以滤除电源信号中的干扰。所述电源滤波单元4包括电阻R5和接地电容C2，所述电阻R5连接于所述独立电源VCC与所述隔直电容C1之间，所述接地电容C2与所述电阻R5和独立电源VCC的相互连接端连接。
实施例3
请参照图2，本发明实施例提供一种快沿负高压脉冲信号检测方法，包括以下步骤：S101、接收负高压脉冲信号；S102、对所述负高压脉冲信号进行预处理以形成低压脉冲信号，所述预处理包括衰减、隔直、偏置和滤波；S103、对所述低压脉冲信号进行再处理后以得到符合要求的脉冲检测信号，所述再处理包括消除脉冲沿抖动和滤除不符合脉冲宽度要求的脉冲信号。
本实施例所提供的方法可基于上述实施例1所提供的系统实现，具体见实施例1，在此不作赘述。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种快沿负高压脉冲信号检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收负高压脉冲信号；
对所述负高压脉冲信号进行预处理以形成低压脉冲信号，所述预处理包括衰减、隔直、偏置和滤波；
对所述低压脉冲信号进行再处理后以得到符合要求的脉冲检测信号，所述再处理包括消除脉冲沿抖动和滤除不符合脉冲宽度要求的脉冲信号。
2.一种快沿负高压脉冲信号检测系统，其特征在于，包括依次连接的：
负高压脉冲信号发生装置：用于输出所述负高压脉冲信号；
预处理电路：对所述负高压脉冲信号进行预处理以形成低压脉冲信号；
再处理模块：对所述低压脉冲信号进行再处理后以得到符合要求的脉冲检测信号；
所述预处理电路由独立电源供电；
所述预处理电路包括依次连接的衰减单元、防接反单元、隔直单元和偏置单元；
所述负高压脉冲信号发生装置的输出端与所述衰减单元连接。
3.根据权利要求2所述快沿负高压脉冲信号检测系统，其特征在于，所述衰减单元包括相互串接的电阻R1和电阻R2，所述电阻R1远离所述电阻R2的一端与所述负高压脉冲信号发生装置的输出端连接，所述电阻R2远离所述电阻R1的一端接地，所述电阻R1和电阻R2的相互连接端连接防接反单元。
4.根据权利要求3所述快沿负高压脉冲信号检测系统，其特征在于，所述防接反单元包括开关二极管D1，所述开关二极管D1的阴极与所述电阻R1和电阻R2的相互连接端连接，所述开关二极管D1的阳极与所述隔直单元连接。
5.根据权利要求4所述快沿负高压脉冲信号检测系统，其特征在于，所述隔直单元包括电阻R3、电阻R4和隔直电容C1，所述电阻R4和隔直电容C1串接，所述电阻R4远离所述隔直电容C1的一端通过所述电阻R3接地，所述电阻R3和电阻R4的相互连接端与所述开关二极管D1的阳极连接，所述隔直电容C1远离所述电阻R4的一端分别与所述偏置单元、再处理模块和独立电源VCC连接。
6.根据权利要求5所述快沿负高压脉冲信号检测系统，其特征在于，所述偏置单元包括稳压二极管D2，所述稳压二极管D2的阳极接地，所述稳压二极管D2的阴极与所述隔直电容C1连接。
7.根据权利要求5所述快沿负高压脉冲信号检测系统，其特征在于，还包括与所述独立电源VCC连接的电源滤波单元。
8.根据权利要求7所述快沿负高压脉冲信号检测系统，其特征在于，所述电源滤波单元包括电阻R5和接地电容C2，所述电阻R5连接于所述独立电源VCC与所述隔直电容C1之间，所述接地电容C2与所述电阻R5和独立电源VCC的相互连接端连接。
9.根据权利要求2所述快沿负高压脉冲信号检测系统，其特征在于，所述再处理模块包括超高速电压比较器，用于对所述低压脉冲信号进行正确有效的比较，并输出脉冲检测信号。
10.根据权利要求9所述快沿负高压脉冲信号检测系统，其特征在于，所述再处理模块还包括FPGA处理单元，用于对所述超高速电压比较器传输来的脉冲检测信号进行处理，以消除脉冲沿抖动和滤除不符合脉冲宽度要求的脉冲信号，形成满足要求的脉冲检测信号。
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