CN114325189A - 一种磁控管的工作状态检测方法、系统、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本说明书涉及电气设备领域，特别涉及一种磁控管的工作状态检测方法、系统、装置及设备。磁控管由脉冲调制器的输出脉冲提供工作电压，该装置包括电容分压电路，用于提取所述脉冲调制器的输出脉冲，以便得到第一脉冲信号；数字处理电路，用于处理所述第一脉冲信号，获取所述第一脉冲信号上升沿波形中一个或多个数据点对应的变化率；以及，基于所述一个或多个数据点对应的变化率确定所述磁控管的工作状态。
Description
技术领域
本说明书涉及电气设备领域，特别涉及一种磁控管的工作状态检测方法、系统、装置及设备。
背景技术
加速器可以应用于各种应用场景，包括医疗设备(如医疗直线加速器等)和其他微波系统。医用加速器是一种可以对肿瘤进行放射治疗的装置，磁控管是加速器的核心组件。在一些情况下，磁控管可能出现工作异常，磁控管的工作异常可能导致磁控管损坏和导致加速器工作异常。
因此，希望提供一种磁控管的工作状态检测装置，可以及时发现磁控管是否存在工作异常。
发明内容
本说明书实施例之一提供一种磁控管的工作状态检测装置，其中磁控管由脉冲调制器的输出脉冲提供工作电压，该装置包括电容分压电路，用于提取所述脉冲调制器的输出脉冲，以便得到第一脉冲信号；数字处理电路，用于处理所述第一脉冲信号，获取所述第一脉冲信号上升沿波形中一个或多个数据点对应的变化率；以及，基于所述一个或多个数据点对应的变化率确定所述磁控管的工作状态。
本说明书实施例之一提供一种磁控管的工作状态检测方法。所述磁控管的工作状态检测方法，所述磁控管由脉冲调制器提供工作电压，包括：对所述脉冲调制器的输出脉冲进行检测，得到第一脉冲信号；获取所述第一脉冲信号上升沿波形中一个或多个数据点对应的变化率；基于所述一个或多个数据点对应的变化率确定所述磁控管的工作状态。
本说明书实施例之一提供一种磁控管的工作状态检测系统，所述磁控管由脉冲调制器提供工作电压，该系统包括：脉冲检测模块、变化率获取模块和状态确定模块；所述脉冲检测模块，用于对所述脉冲调制器的输出脉冲进行检测，得到第一脉冲信号；所述变化率获取模块，用于获取所述第一脉冲信号上升沿波形中一个或多个数据点对应的变化率；所述状态确定模块，基于所述一个或多个比较结果确定所述磁控管的工作状态。
本说明书实施例之一提供一种磁控管的工作状态检测设备，所述设备包括至少一个存储介质以及至少一个处理器；所述至少一个存储介质用于存储计算机指令；所述至少一个处理器用于执行所述计算机指令，以实现上述磁控管的工作状态检测方法。
附图说明
本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本说明书一些实施例所示的医疗电子直线加速器及其内部部分结构示意图；
图2是根据本说明书一些实施例所示的脉冲调制器的输出脉冲的示例性波形图；
图3是根据本说明书一些实施例所示的磁控管的工作状态检测方法的示例性流程图；
图4是根据本说明书一些实施例所示的磁控管的工作状态检测装置的电路结构示意图；
图5为本说明书一些实施例采用的电容分压电路的电路原理图；
图6是根据本说明书一些实施例所示的电容分压电路设置方式的示意图；
图7据本说明书一些实施例所示的第二导电层的结构示意图；
图8是根据本说明书一些实施例所示的磁控管的工作状态检测系统的示例性模块图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
图1是根据本说明书一些实施例所示的医疗电子直线加速器及其内部部分结构示意图。
医用电子直线加速器是一种为放射治疗提供符合临床治疗要求的X或E线等辐射束的医用治疗系统。如图1所示，在一些实施例中，医用电子直线加速器100可以包括电源110、脉冲调制器120、磁控管130、电子枪140和加速管150和治疗头160等。通过电源110向脉冲调制器120通过提供直流或交流电(如380V交流电)，脉冲调制器120将电力转变成输出脉冲，向磁控管130提供工作电压，磁控管130产生高频(如2998MHz)微波功率并经过微波传输系统馈入加速管150，在加速管150中产生微波电磁场。在一些实施例中，脉冲调制器120通过其内部脉冲变压器的次级绕组(或称为输出绕组)为磁控管130提供工作脉冲状电压。
电子枪140用于发射电子束，所发射的电子束注入加速管150，处于适当相位的电子受到微波电磁场的加速，能量不断增加，最后在加速管150的末端轰击重金属靶以产生相应的射线束，在一些实施例中，射线束经过治疗头160中的准直器等部件准直、束形后输出，对治疗对象进行放射治疗。
磁控管130可以包括多种工作模式，但实际使用时通常需要保持在某一期望的模式下运行。示例性，如在进行放射治疗的场景中，磁控管需要工作于π模式。在一些实施例中，由于一系列复杂原因，磁控管工作中可能出现跳模，跳模可以指磁控管工作于在π模式以外的模式，可以理解的，当出现跳模时，磁控管的工作状态出现异常，磁控管无法产生能有效加速电子的微波电磁场，从而无法对治疗对象进行正常的放射治疗。需要说明的是，在其他的应用场景中，磁控管130还可以在π模式以外的模式下运行。
为了保证磁控管的工作的稳定性以及使用寿命，通常在其出现跳模时需要进行一系列保护措施，如提示操作者检查或执行断电等操作。因此，需要及时发现磁控管是否出现跳模。
当磁控管出现跳模时，其阳极电流会出现突然跌落，因此在一些实施例中可以通过检测磁控管的阳极电流以确定磁控管是否出现跳摸，但该方法存在较大的滞后性，磁控管的使用寿命可能依然会受到影响。
有鉴于此，本说明书的一些实施例提供了另一种磁控管的工作状态检测方法，通过脉冲调制器的输出脉冲判断磁控管是否可能出现跳模，及时对磁控管进行保护。
脉冲调制器120可以指将直流电或交流电转换成脉冲信号的装置。在一些实施例中，脉冲调制器的脉冲转换实现方式可以包括多种方式，例如，通过脉冲形成单元和脉冲变压器的脉冲调制器、Marx发生器、功率器件直接串联的脉冲调制器等，在本说明书中不做限制。在一些实施例中，脉冲调制器可以提供工作电压给磁控管。例如，放射治疗中，脉冲调制器可以提供给磁控管峰值为52KV的高压脉冲作为工作电压。
图2是根据本说明书一些实施例所示的脉冲调制器的输出脉冲的示例性波形图。
如图2所示，在一些实施例中，脉冲调制器一个脉冲周期的输出脉冲200可以包括上升沿波形210、平稳区波形220和下降沿波形230。通过研究发现，输出脉冲200中，电压升高的速度过快或过慢(即上升沿波形210的变化率过大或过小)均可能会引起磁控管130跳模，因此，可以通过检测脉冲调制器的输出脉冲200的上升沿波形210的变化率，确定磁控管的工作状态，如是否出现跳模现象。
图3是根据本说明书一些实施例所示的磁控管的工作状态检测方法的示例性流程图。
如图3所示，流程300中的一个或多个步骤可以由图8中的磁控管的工作状态检测系统800实现，其包括：
步骤310，对脉冲调制器的输出脉冲进行检测，得到第一脉冲信号。在一些实施例中，步骤310可以由脉冲检测模块810执行。
输出脉冲可以指脉冲调制器输出的脉冲信号。在一些实施例中，可以包括多个脉冲周期。如图2所示的输出脉冲200，一个脉冲周期的输出脉冲可以包括多个波形。在一些实施例中，脉冲调制器通过输出脉冲给磁控管提供工作电压。
第一脉冲信号可以指对输出脉冲进行如调理、采样等处理后得到的脉冲信号，在一些实施例中，第一脉冲信号可以是经过处理后的并且电压浮动在预设范围内的数字脉冲信号等，示例性的，经过处理后的第一脉冲信号可以在-5V～+5V范围内的数字信号。
步骤320，获取第一脉冲信号上升沿波形中一个或多个数据点对应的变化率。在一些实施例中，步骤320可以由如变化率获取模块820执行。
第一脉冲信号可以包括多个离散的数据点，每个数据点可以反映对应时刻的输出脉冲的幅值(如电压幅值)，将两个相邻数据点做差并除以两个数据点的时间间隔，便可得到一个斜率值(即变化率)。在一些实施例中，可以将该变化率值视为作为所述两个相邻数据点中在后数据点对应的变化率，也可以视为在前数据点对应的变化率。在一些实施例中，该变化率值也可以视为所述相邻数据点中某一点对应的变化率。换句话说，可以基于某数据点和其前一数据点对应的幅值计算得到所述某数据点对应的变化率，也可以基于某数据点和其后一数据点对应的幅值计算得到所述某数据点对应的变化率，又或者可以基于某数据点的前一数据点和后一数据点对应的幅值计算得到所述某数据点对应的变化率。在一些实施例中，两个相邻数据点的时间间隔与采样率有关。
在一些实施例中，变化率获取模块820可以判断第一脉冲信号的上升沿波形的起点位置和顶点位置。例如，数据点由平稳的值逐渐增大时，可以认为这段波形最小值的数据点的位置为上升沿波形的起点位置，随后当第一脉冲信号的数据点的值继续增加直到变化幅度减小并逐渐平稳时，可以将这段波形中最早出现的最大值的数据点的位置为上升沿波形的顶点(终点)位置。变化率获取模块820可以通过多个两两相邻的数据点的大小找到所述起点位置和顶点位置，进而确定哪些数据点对应着第一脉冲信号的上升沿波形。
在一些实施例中，由于磁控管在脉冲调制器输出电压达到一定数值(如脉冲电压峰值的80％)时才会导通并工作，因此，可以认为电压较低时(如脉冲电压峰值的0～60％范围内时)，磁控管并未导通工作，此时获取的变化率值对于判断是否会出现跳模的参考意义较低(可能存在部分数据噪声)，而当电压较高时(如预设脉冲电压峰值的90％～100％范围内时)，脉冲电压可能出现高频波纹，继而导致计算得到的变化率不准确或异常报错的问题，因此在一些实施例中，可以通过计算数值在第一脉冲信号脉冲电压峰值的60％～90％范围内数据点对应的变化率，可以获得更有参考意义的信息、同时减少计算量。在一些其他实施例中，可以根据磁控管的实际情况计算数值在第一脉冲信号脉冲电压峰值的63％～89％范围内的数据点对应的变化率，或者计算数值在第一脉冲信号脉冲电压峰值的65％～85％范围内的数据点对应的变化率，又或者计算数值在第一脉冲信号脉冲电压峰值的70％～90％范围内的数据点对应的变化率，又或者计算数值在第一脉冲信号脉冲电压峰值的70％～80％范围内的数据点对应的变化率等。
脉冲电压平稳区波形电压是一个平台电压，在一些实施例中，第一脉冲信号脉冲电压峰值可以指该平台电压，也可以指第一脉冲信号的最大值，例如，上升沿波形顶点(终点)的电压值。
在一些实施例中，在实际的放射治疗应用中，脉冲调制器的输出高压脉冲幅值是可以提前根据指令确定的，所以可以基于指令预先计算输出脉冲幅值的60％～90％的具体电压值，从而确定阈值范围以进行判断。而在一些实际治疗工作流中，可以根据成像或治疗需要，输出不同幅值的高压脉冲，因此在一些实施例中，由分压电路得到的第一脉冲信号也可以具有不同幅值。示例性的，通过观察发现第一脉冲信号幅值在4.2～4.7V范围内波动，基于此，可以将脉冲电压峰值设为4.5V，所选取的数据点可以是上升沿波形中数值在2.7V(4.5V×60％)～4.05V(4.5V×90％)范围中的一个或多个数据点。需要说明的是，第一脉冲信号能够反映脉冲调制器提供给磁控管的输出脉冲的波形，但是其数值远远小于输出脉冲。例如，输出脉冲的脉冲电压峰值可能达到52KV，而第一脉冲信号的电压幅值可能在-5V～+5V之间关于第一脉冲信号。关于第一脉冲信号的更多内容，可以在图4的相关说明中找到，在此不再赘述。在一些实施例中，预设脉冲电压峰值可以根据磁控管的实际情况(如实际输出功率)进行设置，如将磁控管正常工作状态下的峰值电压作为该预设脉冲电压峰值。
在一些实施例中，变化率获取模块820可以按照前述计算数据点对应的变化率的方法获得上升沿波形中一个或多个数据点的变化率。在一些实施例中，获取数据点对应的变化率的方式还可以根据实际需求进行配置，本实施例在此不做限制。
步骤330，基于所述一个或多个数据点对应的变化率确定所述磁控管的工作状态。在一些实施例中，步骤330可以由状态确定模块830执行。
如前述，在输出脉冲200中，电压升高的速度过快或过慢(即上升沿波形210的变化率过大或过小)均可能会引起磁控管130跳模，相应的，可以基于第一脉冲信号中所述一个或多个数据点对应的变化率确定磁控管的工作状态，如是否出现跳模现象。在一些实施例中，状态确定模块830可以将一个或多个变化率与预设阈值比较，得到一个或多个比较结果。
预设阈值可以是预先设定的变化率。例如，预设阈值可以是磁控管正常工作状态下进行采样，计算采样所获取的数据点变化率，并将其作为预设阈值。在一些实施例中，比较结果可以指变化率大于、小于或等于预设阈值。在一些实施例中，状态确定模块830可以将预设脉冲电压峰值的60％～90％范围内的一个或多个数据点的数值的变化率与预设阈值进行比较，得到一个或多个比较结果。在一些实施例中，状态确定模块830可以基于一个或多个比较结果确定磁控管的工作状态。例如，多个比较结果均为变化率小于预设阈值，当变化率小于预设阈值时，可以确定磁控管的工作状态为异常。
在一些实施例中，预设阈值可以包括最小阈值和最大阈值。当一个或多个比较结果小于最小阈值或大于最大阈值时，确定磁控管的工作状态为异常。在一些实施例中，磁控管工作状态为异常时，可能出现跳模等问题。
在一些实施例中，过高的脉冲调制器输出电压上升速率，除了导致磁控管跳模以外，还可能会导致磁控管出现高压振荡和打火的现象，通过设置最大阈值，还可以有效避免磁控管出现高压振荡和打火等问题。
引起磁控管出现跳模可能是多个脉冲周期的脉冲电压出现问题导致的，有鉴于此，在一些实施例中，当第一脉冲信号中多个脉冲周期对应的一个或多个比较结果均指示磁控管的工作状态为异常时，状态确定模块830可以确定磁控管出现跳模现象。
在一些实施例中，状态确定模块830可以基于第一脉冲信号中多个脉冲周期对应的一个或多个比较结果，均指示磁控管的工作状态为异常时，可以确定磁控管出现跳模现象。例如，第一脉冲信号中连续3个脉冲周期，每个脉冲周期中的比较结果均反应磁控管工作状态出现异常，此时，状态确定模块830可以确定磁控管出现跳模现象。
在一些实施例中，当磁控管可能出现跳模现象时，状态确定模块830可以执行预先设定的保护磁控管的策略。例如，状态确定模块830可以停止脉冲调制器的脉冲输出以保护磁控管，或者，可以通过报警信号等提示操作者，以及时进行排查维修。
本说明书一些实施例中，通过第一脉冲信号上升沿波形中的多个数据点对应的变化率与预设阈值的比较结果，快速且准确的确定磁控管的工作状态，可以在磁控管出现跳模等其他问题之前，对磁控管进行保护，可以提高磁控管的使用寿命。
应当注意的是，上述有关流程300的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对流程300进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。例如，可以直接基于一个或多个比较结果确定磁控管的保护策略。
在一些实施例中，可以通过检测装置对脉冲调制器的输出脉冲进行检测，并基于检测到的信号确定磁控管的工作状态。
图4是根据本说明书一些实施例所示的磁控管的工作状态检测装置的电路结构示意图。
在一些实施例中，磁控管的工作状态检测装置400可以包括电容分压电路410和数字处理电路450。
其中，电容分压电路410用于提取脉冲调制器的输出脉冲，以便得到第一脉冲信号。在一些实施例中，由于脉冲调制器的输出脉冲的电压较高且上升沿波形的持续时间较短(如1纳秒～1微秒)，采用电容分压电路410，避免了常规分压电路内部产生的寄生电容和电感，并且相较于电阻分压电路(毫秒级相应)，可以获取微秒级的测量响应速度，从而可以提取到能够准确反应输出脉冲中上升沿波形的第一脉冲信号，即使得所获取的第一脉冲信号的精度更高。
在一些实施例中，电容分压电路410可以包括高压侧电容和低压侧电容，高压侧电容的电容值小于低压侧电容的电容值，以使得脉冲调制器的输出脉冲的大部分电压由所述高压侧电容分担，而幅值较小的第一脉冲信号则基于所述低压侧电容上的电压信号获得。
图5为本说明书一些实施例采用的电容分压电路的电路原理图。其中，C1为高压侧电容，C2为低压侧电容，两者串联后接收脉冲调制器的输出脉冲Uin。其中，C1的电容值为pF级或更小量级，C2的电容值可以取20nF或更低。第一脉冲信号可以基于C2两端的电压信号，如Uout，获得，因此，C2的两个端子形成了电容分压电路的输出端。不难推算，图5所示的电容分压电路具有如下的输入输出电压关系：
在一些实施例中，电容分压电路410还可以包括可作为防止反射的端口(如输出端)匹配电阻，如Rx，该电阻可以由与所述高压侧电容和低压侧电容的公共端连接的电阻器和/或由电路中的线缆的等效电阻实现。在一些实施例中，还可以在输出端子上并联较大阻值的端口电阻，如Ro(图中未示出)，以实现输出端的高阻状态，提高输出脉冲的采样精度。
在一些实施例中，电容分压电路410中的低压侧电容可以包括一个或多个具有线路连接的电容器。所述电容器可以包括但不限于瓷介电容器、电解电容器、金属氧化膜电容器、金属化纸介电容器等。在一些实施例中，所述电容器还可以通过在PCB板上布线形成。当电容器为两个或以上时，各电容器之间可以通过线路连接形成一个等效电容，作为所述低压侧电容。其中，各电容器之间的连接关系可以是串联或并联等。作为示例，所述低压侧电容可以由一个在PCB板上布线形成的电容器和一个瓷介电容器串联实现，又或者所述低压侧电容可以仅有一个在PCB板上布线形成的电容器实现。
在一些实施例中，低压侧电容中的至少一个电容器可以为图6所示的电容器620，其包括在PCB板上依次设置的第一导电层621、绝缘层622和第二导电层623。在一些实施例中，第一导电层和所述第二导电层均为覆铜层，其中，第二导电层623为接地端(GND)。
如图7所示，在一些实施例中，在第二导电层623上设置有若干非覆铜区701，具体的，通过研究试验发现，在作为接地端的第二导电层上设置有若干未覆铜的区域(如圆形区域)，相对于第二导电层上全部覆铜，可以有效降低干扰，减少脉冲信号波形的畸变。
继续参考图6，在一些实施例中，脉冲调制器610可以包括磁芯611、初级绕组612以及次级绕组613，其中次级绕组613也作为输出绕组，为磁控管提供输出脉冲。在一些实施例中，所述低压侧电容布设在PCB板上，该PCB板放置于所述脉冲调制器的输出绕组(即次级绕组613)旁且与所述脉冲调制器610的高压侧绝缘，同时结合图5，通过图中M点与变压器输出高压侧HV点之间的寄生电容形成所述高压侧电容。换句话说，在一些实施例中，高压侧电容并非由直观可见的电容器形成，而是通过PCB板的非接地端，如第一导电层621，与次级绕组613之间的空间电场形成。
在一些实施例中，脉冲调制器设于油箱600中，由于脉冲调制器输出的电压较高，通过将其放置在油箱600中可以起到绝缘和冷却的作用。在一些实施例中，低压侧电容也设置于油箱600中，通过次级绕组613和PCB板之间油性介质、电场等因素，形成高压侧电容。在一些实施例中，高压侧电容可以不包括具有线路连接的电容器。通过该高压侧电容的配置方式，可以免去更多的电容器以及接线，使得电容分压电路410小型化。
在一些实施例中，所述PCB板的放置方式使得所述至少一个电容器的层平面与所述输出绕组的轴向平行，其中电容器的层平面可以是绝缘层622、第一导电层621或第二导电层623所在的平面，输出绕组的轴向可以是次级绕组613或磁芯611的轴向。
在一些实施例中，可以对电容分压电路410的输出电压直接进行采样，得到第一脉冲信号，或者对电容分压电路410的输出电压进行阻抗匹配、信号调理等处理，进而得到第一脉冲信号。
在一些实施例中，可以通过阻抗匹配电路420处理初始脉冲信号，即电容分压电路410的输出电压，得到经过阻抗匹配后的初始脉冲信号。
初始脉冲信号是指可以反映输出脉冲的脉冲信号。在一些实施例中，初始脉冲信号可以是至少能够真实的反映输出脉冲的上升沿波形的变化率的脉冲信号。
在一些实施例中，阻抗匹配电路420可以具有接口防护作用，例如阻抗匹配电路420中可以包括与所述低压侧电容并联的TVS管，进而起到接口防护的作用。阻抗匹配电路420还可以起到阻抗隔离的作用，例如阻抗匹配电路420中可以包括射随模式的运算放大器，其正相输入端接收初始脉冲信号，反相输入端通过一匹配电阻接至运算放大器的输出端，同时运算放大器的输出端可以作为阻抗匹配电路420的输出端，连接至信号调理电路430。在阻抗匹配电路420内部还可以包括补偿电容和匹配电阻，通过调整这些元器件的参数值，实现更好的阻抗匹配效果。
在一些实施例中，可以进一步通过信号调理电路430处理经过阻抗匹配后的初始脉冲信号，得到幅值在预设范围内的初始脉冲信号，其中，幅值可以指脉冲信号的变化幅度，预设范围可以指预先设置的幅值的范围。在一些实施例中，预设范围可以是采样需要的电压的范围，例如，在一些实施例中，预设范围可以是±5V或0～16V等。
在一些实施例中，信号调理电路430处理可以通过全差分运算放大器实现，通过调整运算放大器的外接电阻和/或外接电容的参数可以对输入的阻抗匹配后的初始脉冲信号进行不同比例的缩放，得到幅值在预设范围内的初始脉冲信号。例如，将阻抗匹配后的初始脉冲信号缩放至变化幅度在±5V的脉冲信号，以便于对脉冲信号进行处理(如计算上升沿变化率)。
在一些实施例中，还可以通过模数转换电路440对幅值在预设范围内的初始脉冲信号进行采样，得到第一脉冲信号。
采样可以指以特定方式对脉冲信号进行采集。在一些实施例中，可以对初始脉冲信号或经过处理的初始脉冲信号进行AD采样，得到第一脉冲信号，采样后得到第一脉冲信号为数字信号，可以送入数字处理电路进行后续计算。在一些实施例中，脉冲检测模块710可以保持固定的采样率对初始脉冲信号进行AD采样，以得到第一脉冲信号。
在一些实施例中，可以通过数字处理电路450处理第一脉冲信号，得到上升沿波形中一个或多个数据点对应的变化率。在一些实施例中，所述数字处理电路450还用于将一个或多个变化率与预设阈值比较，得到一个或多个比较结果；以及，基于所述一个或多个比较结果确定所述磁控管的工作状态。关于数字处理电路450的更多处理流程，可以参见流程300中的步骤320以及步骤330，在此不再赘述。
在一些实施例中，数字处理电路450可以包括FPGA(Field Programmable GateArray)、MCU(Microcontroller Unit)、DSP(Digital Signal Processing)和CPLD(ComplexProgrammable Logic Device)中的至少一种。
本说明书一些实施例中，利用数字处理电路计算变化率，可以降低硬件成本且抗干扰性能强。
需要说明的是，上述处理电路中的一个或多个可以省略或合并，如在一些实施例中，可以省去上述阻抗匹配电路420和/或信号调理电路处理430，或者通过其他方式实现上述电路的一个或多个功能，如模数转换电路440的采样功能可以由数字处理电路450一并实现。
图8是根据本说明书一些实施例所示的磁控管的工作状态检测系统的示例性模块图。
如图8所示，在一些实施例中，磁控管的工作状态检测系统800可以包括脉冲检测模块810、变化率获取模块820和状态确定模块830。
在一些实施例中，脉冲检测模块810可以用于对脉冲调制器的输出脉冲进行检测，得到第一脉冲信号。
在一些实施例中，关于脉冲检测模块810的更多描述可以参见步骤310中记载的内容，此处不再赘述。
在一些实施例中，脉冲检测模块810可以用于通过电容分压电路提取输出脉冲，得到初始脉冲信号；通过阻抗匹配电路处理初始脉冲信号，得到经过阻抗匹配后的初始脉冲信号；通过信号调理电路处理经过阻抗匹配后的初始脉冲信号，得到幅值在预设范围内的初始脉冲信号；通过模数转换电路对幅值在预设范围内的初始脉冲信号进行采样，得到第一脉冲信号。
在一些实施例中，变化率获取模块820可以用于获取第一脉冲信号上升沿波形中一个或多个数据点对应的变化率。
在一些实施例中，关于变化率获取模块820的更多描述可以参见步骤320中记载的内容，此处不再赘述。
在一些实施例中，变化率获取模块820可以用于通过数字处理电路处理第一脉冲信号，得到一个或多个数据点对应的变化率。在一些实施例中，一个或多个数据点的数值可以位于预设脉冲电压峰值的60％～90％范围内。
在一些实施例中，状态确定模块830可以用于基于一个或多个比较结果确定磁控管的工作状态。
在一些实施例中，关于状态确定模块830的更多描述可以参见步骤340中记载的内容，此处不再赘述。
在一些实施例中，预设阈值包括最小阈值与最大阈值，状态确定模块830可以用于当一个或多个比较结果小于最小阈值或大于最大阈值时，确定磁控管的工作状态为异常。
在一些实施例中，状态确定模块830可以用于当第一脉冲信号中多个脉冲周期对应的一个或多个比较结果指示磁控管的工作状态为异常时，则确定磁控管出现跳模现象。
应当理解，图8所示的系统及其模块可以利用各种方式来实现。例如，在一些实施例中系统及其模块可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。示例性的，系统800可以由数字处理电路450中的软件模块实现。需要注意的是，以上对于系统及其模块的描述，仅为描述方便，并不能把本说明书限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该系统的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对各个模块进行任意组合，或者构成子系统与其他模块连接。在一些实施例中，图8中披露的脉冲检测模块810、变化率获取模块820和状态确定模块830可以是一个系统中的不同模块，也可以是一个模块实现上述的两个或两个以上模块的功能。例如，各个模块可以共用一个存储模块，各个模块也可以分别具有各自的存储模块。诸如此类的变形，均在本说明书的保护范围之内。
需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。
Claims (14)
1.一种磁控管的工作状态检测装置，所述磁控管由脉冲调制器的输出脉冲提供工作电压，其包括：
电容分压电路，用于提取所述脉冲调制器的输出脉冲，以便得到第一脉冲信号；
数字处理电路，用于处理所述第一脉冲信号，获取所述第一脉冲信号上升沿波形中一个或多个数据点对应的变化率；以及，基于所述一个或多个数据点对应的变化率确定所述磁控管的工作状态。
2.如权利要求1所述的装置，其中：
所述电容分压电路包括高压侧电容和低压侧电容，所述第一脉冲信号基于所述低压侧电容上的电压信号获得；所述高压侧电容的电容值小于所述低压侧电容的电容值。
3.如权利要求2所述的装置，其中：低压侧电容包括一个或多个具有线路连接的电容器；所述低压侧电容布设在PCB板上，并靠近所述脉冲调制器的输出绕组放置。
4.如权利要求3所述的装置，其中：所述低压侧电容中的至少一个电容器通过在PCB板上布线形成；所述至少一个电容器包括在PCB板上依次设置的第一导电层、绝缘层和第二导电层；所述低压侧电容所在PCB板的放置方式使得所述PCB板的层平面与所述输出绕组的轴向平行。
5.如权利要求4所述的装置，其中：所述第一导电层和所述第二导电层均为覆铜层，第二导电层为接地端且其上设置有多个非覆铜区。
6.如权利要求3所述的装置，其中：
所述低压侧电容和所述脉冲调制器设于油箱中。
7.如权利要求1所述的装置，还包括阻抗匹配电路、信号调理电路和模数转换电路中的一个或多个，用于处理所述电容分压电路输出的电压信号，以便得到第一脉冲信号；其中，
所述阻抗匹配电路用于对其输入信号进行阻抗匹配，以便得到经过阻抗匹配的第一脉冲信号；
所述信号调理电路用于对其输入信号进行幅值调整，以便得到幅值在预设范围内的第一脉冲信号；
所述模数转换电路用于对其输入信号进行采样，以便得到数字信号形式的第一脉冲信号。
8.一种磁控管的工作状态检测方法，所述磁控管由脉冲调制器的输出脉冲提供工作电压，包括：
对所述脉冲调制器的输出脉冲进行检测，得到第一脉冲信号；
获取所述第一脉冲信号上升沿波形中一个或多个数据点对应的变化率；
基于所述一个或多个数据点对应的变化率确定所述磁控管的工作状态。
9.如权利要求8所述的方法，所述一个或多个数据点的数值位于预设脉冲电压峰值的60％～90％范围内。
10.如权利要求8所述的方法，所述基于所述一个或多个数据点对应的变化率确定所述磁控管的工作状态，包括：
将一个或多个变化率与预设阈值比较，得到一个或多个比较结果；
基于所述一个或多个比较结果确定所述磁控管的工作状态。
11.如权利要求10所述的方法，所述预设阈值包括最小阈值与最大阈值，所述基于所述一个或多个比较结果确定所述磁控管的工作状态，包括：
当一个或多个比较结果小于最小阈值或大于最大阈值时，确定磁控管的工作状态为异常。
12.如权利要求11所述的方法，还包括：当所述第一脉冲信号中多个脉冲周期对应的所述一个或多个比较结果均指示磁控管的工作状态为异常时，则确定所述磁控管出现跳模现象。
13.一种磁控管的工作状态检测系统，所述磁控管由脉冲调制器的输出脉冲提供工作电压，包括：脉冲检测模块、变化率获取模块和状态确定模块；
所述脉冲检测模块，用于对所述脉冲调制器的输出脉冲进行检测，得到第一脉冲信号；
所述变化率获取模块，用于获取所述第一脉冲信号上升沿波形中一个或多个数据点对应的变化率；
所述状态确定模块，用于基于所述一个或多个数据点对应的变化率确定所述磁控管的工作状态。
14.一种磁控管的工作状态检测设备，所述设备包括至少一个存储介质以及至少一个处理器；
所述至少一个存储介质用于存储计算机指令；
所述至少一个处理器用于执行所述计算机指令，以实现权利要求8至12中任一项所述的磁控管的工作状态检测方法。
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