CN114137455B - 一种安装在法兰面的电光转换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种安装在法兰面的电光转换装置，包括：法兰以及法兰盖板，所述的法兰通过第一连接体、过孔板、第二连接体与绝缘壳体相连接；所述的第一连接体内设置有第一注胶孔、第二注胶孔；所述第二连接体内设置有第三注胶孔；所述绝缘壳体的一端为方形端部，另一端为收缩的圆筒，中间为圆柱型，其内部设有一平台，用于固定电光转换板，在杜瓦罐一侧用于传输信号的线缆穿过第二连接体的螺旋形状的第二穿线孔以及过孔板的过孔；绝缘壳体内电光转换板上的线缆，通过第一连接体内的螺旋形状的第一穿线孔，与穿过过孔的线缆进行连接；然后采用分别在第二连接体、第一连接体上的第一、第二、第三注胶孔进行注胶密封。
Description
技术领域
本发明涉及一种电光转换装置，尤其涉及一种可安装在法兰面且集成度高功能丰富的电光转换装置。
背景技术
失超探测信号取自超导磁体，探测线经真空室和内外氮屏最终从大杜瓦的法兰口引出，目前的工况是探测线引出后接到高压端子再与高压屏蔽电缆对接后拉到控制室进行信号处理，由于传输路径较长，高压屏蔽电缆受到空间电磁干扰影响，这些电磁信号主要来自电源和各种波加热系统，会导致失超探测信号噪声大甚至失真，给真实失超信号的提取增加了难度。目前市面上缺乏一款兼具以上所有功能的成熟产品。
发明内容
为克服上述提到的技术难点，本发明提供了一种集成度高、小型化、功能丰富且可安装在法兰面上的电光转换装置，其针对性非常强。该装置实现了集成度高、小型化，可直接安装在法兰面上；由于该装置密封性能好、耐低温，适用于杜瓦内部为真空低温环境；由于法兰面安装空间有限，要求该装置集成度高；由于失超探测线从超导磁体上直接引出，要求该装置对地绝缘等级高；为了满足宽量程范围测量，该装置既可测量小信号也能测量大信号，甚至可以实现多量级电压信号自动切换测量；为了最大限度的还原失超探测信号，要求该装置采集速率和光传输速率超快；为了避免～220V供电对信号带来工频干扰，该装置还可以依靠电池供电；
本发明的技术方案为：一种安装在法兰面的电光转换装置，其特征在于，包括：
法兰以及法兰盖板，所述的法兰通过第一连接体、过孔板、第二连接体与绝缘壳体相连接；所述的第一连接体内设置有第一注胶孔、第二注胶孔；所述第二连接体内设置有第三注胶孔；
所述绝缘壳体的一端为方形端部，另一端为收缩的圆筒，中间为圆柱型，其内部设有一平台，用于固定电光转换板。
在杜瓦罐一侧用于传输信号的线缆穿过第二连接体的螺旋形装的第二穿线孔以及过孔板的过孔；绝缘壳体内电光转换板上的线缆，通过第一连接体内的螺旋形装的第一穿线孔，与穿过过孔的线缆进行连接；然后采用分别在第二连接体、第一连接体上的第一、第二、第三注胶孔进行注胶密封。
进一步的，所述的绝缘壳体的一个端部连接到法兰，采用密封连接的，具体的，绝缘壳体的一端为方形端部，所述方形端部内设有第一矩形凹槽，所述的第一矩形凹槽用于嵌入第二连接体端头并连接，所述第二连接体端头为一矩形凸台，其能够嵌入所述第二连接体端头，所述的第二连接体端头的矩形凸台端面设有第二矩形凹槽，其用于嵌入一过孔板。
进一步的，所述的过孔板为矩形，距离中心预定距离的圆形上分布开设有多个用于穿线的过孔，过孔在轴向上贯通。
进一步的，所述的电光转换板优选的包括多层电路板，多层电路板之间的间距通过螺杆上的螺丝来调节。
进一步的，在绝缘壳体内还设置有一个第一连接体，其与所述过孔板相连接，所述的第一连接体端部开设有第一圆形凹槽，用于容纳密封胶体；在第一连接体的轴向上，开设有两个通孔，分别为第一注胶孔，第二注胶孔，所述两个注胶孔平行且相隔预定距离，在所述第一注胶孔，第二注胶孔的外侧，第一连接体的内部开有多个第一穿线孔，所述第一穿线孔为螺旋形状。
进一步的，在所述的第二连接体的第二矩形凹槽的内侧还设置有第二圆形凹槽，第二连接体内部沿轴向开设有第三注胶孔；在第三注胶孔的外侧且在第二连接体内设置有多个螺旋形装的第二穿线孔。
进一步的，在所述第二连接体的底部还设置有连接板；通过法兰上盖与法兰的螺丝孔，采用螺钉拧紧，进行紧密固定连接；
进一步的，所述注胶密封的过程如下：
首先，在第二连接体的第三注胶孔中注入胶体，施加压力，使得胶体通过注第三胶孔流到第二圆形凹槽内部，通过施加压力，使得第二圆形凹槽内部充满胶体，对第二圆形凹槽内的线缆以及过孔位置的孔隙进行密封；
然后，从第一连接体的第一注胶孔注入胶体，施加压力，使得胶体充满第一圆形凹槽，对其中的线缆连接头进行密封包裹，当胶体充满第一圆形凹槽之后，由于压力，胶体进一步沿着第二注胶孔反流出，此时结束注胶；
进一步的，所述的第一连接体、第二连接体可以通过与线缆注塑成型的方式一体成型，将线缆绕制成空间螺旋形装，然后注入筒形模具内，形成所述的第一或第二连接体。
进一步的，所述电光转换板包括前端信号调理电路和后端电光转换电路，信号调理电路既可实现微弱信号的放大也可以实现高压信号的衰减，同时还有过压过流防护和噪声滤波处理功能；电光转换板有电池或～220V两种供电模式可选；
所述不锈钢外壳由上、下壳拼装组成，安装在绝缘壳体的外面，选用材料为无磁不锈钢，既起到电磁干扰屏蔽又防止高电磁力吸合的作用。
进一步的，所述绝缘壳体的下座有个凸台，该凸台的高度和上表面的尺寸要给电光转换板的安装提供空间，凸台四个拐角处的四个螺纹孔用来安装电光转换板，电光转换板最大可以平行安放4块，板与板之间距离可以通过螺杆上的螺丝来调节。
进一步的，上述提到的连接器安装座和绝缘壳体使用的材料为G10玻璃纤维与树脂碾压复合材料制成，其显著特点是耐压等级高，加工不开裂。
进一步的，所述电光转换板包括前端信号调理电路和后端电光转换电路，调理电路放大倍数有1、10、100、500倍4个档位可选，调理电路高压衰减有0.1、0.01、0.015倍3个档位可选；噪声处理为低通滤波，有5HZ、50HZ、100HZ、1KHZ共4个档位可选；电光转换板通过电线将供电接口引出，方便外接电源，电源也有电池或～220V两种供电模式可选；电光转换电路主要由AD转换芯片、PFGA芯片、驱动芯片以及光电转换器组成。
进一步的，上面提及的高压衰减和信号放大可实现自动切换测量，可把整个失超波形完整记录下来，通常铌三锡磁体一旦失超，失超探测电压呈指数上升，可跨越数个量级，从微伏到千伏；
进一步的，上面提及的AD转换芯片，采样速率可达到6Mbit/s；信号通过光纤传输，光传输速率可达到180Mbit/s；
进一步的，所述不锈钢外壳由上、下壳拼装组成，安装在绝缘壳体的外面，选用材料为无磁不锈钢，既起到电磁干扰屏蔽又防止高电磁力吸合的作用；这里提到的电磁干扰主要来自快变电源和各种波加热系统，而电磁力的来源是超导磁体产生的磁场可以达到几十个特斯拉，对杜瓦周围的金属体有影响。
有益效果：
(1)构思巧妙，加工简单，成本低。所用的制板材料，绝缘材料，金属屏蔽外壳以及电子元件等都是容易获得的，具有经济优势；
(2)集成度高，体积小，节省空间；安装灵活方便，大大提高工作效率；
(3)该装置不仅能够隔离高压，同时采用先进可靠的FPGA技术实现信号高速传输，光传输速率达到180Mbit/s，且抗干扰能力强；
(4)该装置能够工作在超低温和高真空环境下，杜瓦内为液氮气氛，气压为10-6Pa；
(5)该装置功能丰富，可实现宽量程电压信号的自动切换测量，同时也可以分开测量，实现小信号放大和大信号衰减；滤波方式包括模拟电路多阶低通滤波和四千阶数字滤波技术，除此之外，还有过压过流防护等功能；
(6)该装置整体对地绝缘达到DC_10KV/min；目前市面上还找不到一种类似的电光转换装置可以替代该产品，因此其具有一定的独创性。
附图说明
图1为本发明的电光转换装置整体电气连接图；
图2为本发明电光转换装置总装图；
图3为本发明电光转换装置另一方向(竖向切分)总装图；
图4为本发明装置的一局部放大图；
图5为本发明电光转换装置的外观图；
图6为本发明电光转换装置的内部示意图；
图7为绝缘壳体上座图；
图8为绝缘壳体下座图。
附图标记说明：1法兰，2法兰盖板，3电光转换板，4绝缘壳体下座，5绝缘壳体上座，6绝缘壳体，61方形端部，7第一连接体，8第二连接体，9第一注胶孔，10第二注胶孔，11第三注胶孔，12第一穿线孔，13第二穿线孔，14第一矩形凹槽，81第二连接体端头，82第二矩形凹槽，15连接孔，16连接板，17过孔板，18过孔；19第一圆形凹槽，20第二圆形凹槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1-4所示，本发明一种安装在法兰面的电光转换装置包括：
法兰1以及法兰盖板2，绝缘壳体6的一个端部连接到法兰1，所述绝缘壳体6的一端为方形端部，另一端为收缩的圆筒，中间为圆柱型，其内部设有一平台，用于固定电光转换板3，所述的电光转换板3优选的包括多层电路板；
所述的法兰1通过第一连接体7、过孔板17、第二连接体8与绝缘壳体6相连接；
所述的绝缘壳体6的一个端部连接到法兰1是采用密封连接的，具体的，绝缘壳体6的一端为方形端部61，所述方形端部内设有第一矩形凹槽14，所述的第一矩形凹槽14用于嵌入第二连接体端头81并连接，所述第二连接体端头81为一矩形凸台，其能够嵌入所述第二连接体端头81，所述的第二连接体端头81的矩形凸台端面设有第二矩形凹槽82，其用于嵌入一过孔板17；
所述的过孔板17为矩形，距离中心预定距离的圆形上分布开设有多个用于穿线的过孔18，过孔18在轴向上贯通；
在绝缘壳体6内还设置有一个第一连接体7，其与所述过孔板17相连接，所述的第一连接体7端部开设有第一圆形凹槽19，用于容纳密封胶体；在第一连接体7的轴向上，开设有两个通孔，分别为第一注胶孔9，第二注胶孔10，所述两个注胶孔平行且相隔预定距离，在所述第一注胶孔9，第二注胶孔10的外侧，第一连接体7的内部开有多个第一穿线孔12，所述第一穿线孔为螺旋形状；
在所述的第二连接体8的第二矩形凹槽82的内侧还设置有第二圆形凹槽20，第二连接体8内部沿轴向开设有第三注胶孔11；在第三注胶孔的外侧且在第二连接体8内设置有多个螺旋形装的第二穿线孔13；
进一步的，在所述第二连接体8的底部还设置有连接板16；通过法兰上盖2与法兰1的连接孔15，采用螺钉拧紧，进行紧密固定连接；
根据本发明的一个实施例，在杜瓦罐一侧用于传输信号的线缆穿过第二连接体8的第二穿线孔13以及过孔板的过孔18，在绝缘壳体6内电光转换板3上的线缆，通过第一连接体内7的第一穿线孔12，与穿过过孔18的线缆进行连接；然后采用分别在第二连接体、第一连接体进行注胶密封；
其中，注胶密封的过程如下：
首先，在第二连接体8的第三注胶孔11中注入胶体，施加压力，使得胶体通过注第三胶孔11流到第二圆形凹槽20内部，通过施加压力，使得第二圆形凹槽20内部充满胶体，对第二圆形凹槽20内的线缆以及过孔18位置的孔隙进行密封；
然后，从第一连接体7的第一注胶孔9注入胶体，施加压力，使得胶体充满第一圆形凹槽19，对其中的线缆连接头进行密封包裹，当胶体充满第一圆形凹槽19之后，由于压力，胶体进一步沿着第二注胶孔10反流出，此时结束注胶；效果如图6所示；
所述的第一连接体7、第二连接体8可以通过与线缆注塑成型的方式一体成型，将线缆绕制成空间螺旋形状，然后注入筒形模具内，形成所述的第一或第二连接体；所述的空间螺旋形状能够显著增加线缆的爬电距离；
进一步的，绝缘壳体使用的材料为G10玻璃纤维与树脂碾压复合材料制成，其显著特点是耐压等级高，加工不开裂。
如图3，绝缘壳体6包括绝缘壳体下座4和绝缘壳体上座5，在绝缘壳体下座上设置有凸台用于安装电光转换板，图7为绝缘壳体上座图，图8为绝缘壳体下座图。
所述电光转换板3包括前端信号调理电路和后端电光转换电路，信号调理电路既可实现微弱信号的放大也可以实现高压信号的衰减，同时还有过压过流防护和噪声滤波处理功能；电光转换板有电池或～220V两种供电模式可选；
进一步的，调理电路放大倍数有1、10、100、500倍4个档位可选，调理电路高压衰减有0.1、0.01、0.015倍3个档位可选；高压衰减和信号放大可实现自动切换测量，可把整个失超波形完整记录下来，通常铌三锡磁体一旦失超，失超探测电压呈指数上升，可跨越数个量级，从微伏到千伏；噪声处理为低通滤波，有5HZ、50HZ、100HZ、1KHZ共4个档位可选；电光转换板通过电线将供电接口引出，方便外接电源，电源也有电池或～220V两种供电模式可选；电光转换电路主要由AD转换芯片、PFGA芯片、驱动芯片以及光电转换器组成；该AD转换芯片，采样速率可达到6Mbit/s；信号通过光纤传输，光传输速率可达到180Mbit/s。
进一步的，还包括不锈钢外壳，不锈钢外壳由上、下壳拼装组成，安装在绝缘壳体的外面，选用材料为无磁不锈钢，既起到电磁干扰屏蔽又防止高电磁力吸合的作用。这里提到的电磁干扰主要来自快变电源和各种波加热系统，而电磁力的来源是超导磁体产生的磁场可以达到几十个特斯拉，对杜瓦周围的金属体有影响。
本发明在使用前，所有关键环节均做过相关性能测试，保证绝对的安全可靠。连接器安装座做过耐压试验，密封性试验、真空下的帕邢试验以及液氮下的冷热循环试验；电光转换板的高压防护做过500V_30ms冲击试验；不锈钢外壳做过电磁试验；整套装置做过灵敏度、可靠性、稳定性及重复性试验；以上试验均通过设计要求。
综上，本发明实现了超低温、高密封、高绝缘、高速光纤传输等特性，该设计构思巧妙，装置集成度高，密封性好，同时利用光纤的优良绝缘性能，既起到隔离高压又实现信号传输，且传输通道不受电磁干扰。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
Claims (8)
1.一种安装在法兰面的电光转换装置，其特征在于，包括：
法兰以及法兰盖板，所述的法兰通过第一连接体、过孔板、第二连接体与绝缘壳体相连接；所述的第一连接体内设置有第一注胶孔、第二注胶孔；所述第二连接体内设置有第三注胶孔；
所述绝缘壳体的一端为方形端部，另一端为收缩的圆筒，中间为圆柱型，其内部设有一平台，用于固定电光转换板；
在杜瓦罐一侧用于传输信号的线缆穿过第二连接体的螺旋形装的第二穿线孔以及过孔板的过孔；绝缘壳体内电光转换板上的线缆，通过第一连接体内的螺旋形装的第一穿线孔，与穿过过孔的线缆进行连接；然后采用分别在第二连接体、第一连接体上的第一、第二、第三注胶孔进行注胶密封；
在绝缘壳体内还设置有一个第一连接体，其与所述过孔板相连接，所述的第一连接体端部开设有第一圆形凹槽，用于容纳密封胶体；在第一连接体的轴向上，开设有两个通孔，分别为第一注胶孔，第二注胶孔，所述两个注胶孔平行且相隔预定距离，在所述第一注胶孔，第二注胶孔的外侧，第一连接体的内部开有多个第一穿线孔，所述第一穿线孔为螺旋形状；
在所述的第二连接体的第二矩形凹槽的内侧还设置有第二圆形凹槽，第二连接体内部沿轴向开设有第三注胶孔；在第三注胶孔的外侧且在第二连接体内设置有多个螺旋形装的第二穿线孔。
2.根据权利要求1所述的一种安装在法兰面的电光转换装置，其特征在于，
所述的绝缘壳体的一个端部连接到法兰，采用密封连接的，具体的，绝缘壳体的一端为方形端部，所述方形端部内设有第一矩形凹槽，所述的第一矩形凹槽用于嵌入第二连接体端头并连接，所述第二连接体端头为一矩形凸台，其能够嵌入所述第二连接体端头，所述的第二连接体端头的矩形凸台端面设有第二矩形凹槽，其用于嵌入一过孔板。
3.根据权利要求1所述的一种安装在法兰面的电光转换装置，其特征在于，
所述的过孔板为矩形，距离中心预定距离的圆形上分布开设有多个用于穿线的过孔，过孔在轴向上贯通。
4.根据权利要求1所述的一种安装在法兰面的电光转换装置，其特征在于，
所述的电光转换板包括多层电路板，多层电路板之间的间距通过螺杆上的螺丝来调节。
5.根据权利要求1所述的一种安装在法兰面的电光转换装置，其特征在于，
在所述第二连接体的底部还设置有连接板；通过法兰上盖与法兰的螺丝孔，采用螺钉拧紧，进行紧密固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种安装在法兰面的电光转换装置，其特征在于，所述注胶密封的过程如下：
首先，在第二连接体的第三注胶孔中注入胶体，施加压力，使得胶体通过第三注胶孔流到第二圆形凹槽内部，通过施加压力，使得第二圆形凹槽内部充满胶体，对第二圆形凹槽内的线缆以及过孔位置的孔隙进行密封；
然后，从第一连接体的第一注胶孔注入胶体，施加压力，使得胶体充满第一圆形凹槽，对其中的线缆连接头进行密封包裹，当胶体充满第一圆形凹槽之后，由于压力，胶体进一步沿着第二注胶孔反流出，此时结束注胶。
7.根据权利要求1所述的一种安装在法兰面的电光转换装置，其特征在于，
所述的第一连接体、第二连接体可以通过与线缆注塑成型的方式一体成型，将线缆绕制成空间螺旋形装，然后注入筒形模具内，形成所述的第一或第二连接体。
8.根据权利要求1所述的一种安装在法兰面的电光转换装置，其特征在于，还包括不锈钢外壳，不锈钢外壳由上、下壳拼装组成，安装在绝缘壳体的外面。
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