CN115420331A - 一种智能化固态功率源监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于粒子加速器技术领域，涉及一种智能化固态功率源监控系统，包括：主控模块、高速射频采集模块，低速模拟采集模块、声音监测模块、温度监测模块和流量监测模块，高速射频采集模块，用于接收射频信号，并将其传输至主控模块；声音监测模块，用于监测固态功率源机柜内部和沿线馈管的声音信号；温度监测模块，用于监测固态功率源机柜内部部件和传输线的温度信号；流量监测模块，用于监测固态功率源的水冷系统的进水处和出水处的水流量；低速模拟采集模块，用于采集声音监测模块、温度监测模块和流量监测模块的信号，并将其传输至主控模块。其能够自动判断判断固态功率源漏水的具体情况，特别适用于处理渗漏的情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能化固态功率源监控系统，属于粒子加速器技术领域。
背景技术
固态功率源系统由于具有工作电压低、性能稳定可靠、故障率低、易于维护且维护成本低等特点，近年来在加速器领域得到了越来越广泛的应用，尤其在超导加速器的应用中。
固态功率源主要由均流电源，功放模块，功率合成器和水冷系统等组成。现在的固态功率源监控系统主要监测出水的流量模拟信号和通断信号，用来判断机柜漏水是否存在，如果发现漏水，便会立即切断均流电源，但是该方法不能判断漏水的具体情况如何，不能处理渗漏的情况，其次，现有固态功率源监控整机的输入功率和输出功率，在功率过高的情况下会切断前级功放模块的射频，但是，对功率的监测方式一般采用检波器检出电压包络进行测量，不能通过该信息进一步分析功率源的阻抗状态，最后，固态功率源的机柜内可能会温度过高，导致电子器件损坏。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供了一种智能化固态功率源监控系统，其能够自动判断判断固态功率源漏水的具体情况，特别适用于处理渗漏的情况。
为实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：一种智能化固态功率源监控系统，包括：主控模块、高速射频采集模块，低速模拟采集模块、声音监测模块、温度监测模块和流量监测模块，高速射频采集模块，用于接收射频信号，并将其传输至主控模块；声音监测模块，用于监测固态功率源机柜内部和沿线馈管的声音信号；温度监测模块，用于监测固态功率源机柜内部部件和传输线的温度信号；流量监测模块，用于监测固态功率源的水冷系统的进水处和出水处的水流量；低速模拟采集模块，用于采集声音监测模块、温度监测模块和流量监测模块的信号，并将其传输至主控模块。
进一步，主控模块包括FPGA、ARM、若干FMC接口、若干CAN接口和DIO接口；若干FMC接口分别与高速射频采集模块和低速模拟采集模块连接。
进一步，监控系统还包括均流模块、功放模块和前级模块，均流模块的输入端与一个CAN接口连接，功放模块和前级模块的输入端均与另一个CAN接口连接，均流模块和前级模块的输出端均与DIO接口连接。
进一步，主控模块还包括RJ45接口和Wifi接口，用于与上位机或控制系统进行数据传输。
进一步，高速射频采集模块包括若干个高速射频采集卡，其中一个高频射频采集卡连接天线监测模块。
进一步，监控系统还包括开关电源模块，开关电源模块的开关机信号采用光信号。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明中系统能够自动判断判断固态功率源漏水的具体情况，能够处理渗漏的情况，有利于智能化需求；其次，本发明中系统通过模块化设置，具有可裁剪性和可扩展性强。本发明中系统可以通过射频信号波形实时分析功率源的输入阻抗和输出阻抗，以及传输线和激励线的输入阻抗，还能通过分析得出射频链路中是否存在打火现象，可以通过两路流量监测信号进行水冷的渗漏分析和阻塞情况分析，可以通过监测声音信号判断馈管状态，水路渗漏和放电烧毁等情况。本发明中系统使用Wifi进行状态数据的上传和参数的配置。
附图说明
图1是本发明一实施例中智能化固态功率源监控系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，通过具体实施例对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，具体实施方式的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，所用到的术语仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种智能化固态功率源监控系统，利用高采样率的芯片进行输入和输出端口射频RF信号的直接采样，在水冷系统的进水和出水处都安装流量计进行流量测量，监测机柜内部和沿线馈管传播的声音信号，监测机柜内主要部件和传输线的温度信号，利用光信号作为快速保护和恢复信号，为方便机柜的拆分和合并使用，该监控系统也需能进行扩展和裁剪。最后机柜内总线采用CAN总线结构，将功放模块和均流电源的实时状态传入到主控制器中，电源的开关机信号采用光信号。下面结合附图，通过实施例对本发明的方案进行详细说明。
本实施例公开了一种智能化固态功率源监控系统，如图1所示，包括：主控模块、高速射频采集模块，低速模拟采集模块、声音监测模块、温度监测模块和流量监测模块，
高速射频采集模块，用于接收射频信号，并将其传输至主控模块；
声音监测模块，用于监测固态功率源机柜内部和沿线馈管的声音信号，比如水滴落下，机柜的固有振动频率，或者馈线中的打火声音，从而确定评估机柜是否存在起火的危险性；
温度监测模块，用于监测固态功率源机柜内部部件和传输线的温度信号，其主要用来排查馈线和合成器是否存在温度过高的情况等问题。
流量监测模块，用于监测固态功率源的水冷系统的进水处和出水处的水流量，其主要用来排查馈线和合成器是否存在水路堵塞和渗水等问题；
低速模拟采集模块，用于采集声音监测模块、温度监测模块和流量监测模块的电压信号，并将其传输至主控模块，以便根据这些电压信号对功率源的状态做出判断。本实施例中系统通过监测高频系统的流量，射频输入输出和辐射信号，温度信号，声音信号，均流电源状态，功放模块状态来对高频系统状态做出智能化的评估，状态预警和保护，并能通过网线或Wifi来提供Web版的参数配置界面和监控界面。
主控模块包括基于FPGA和ARM的主控制板，还包括若干FMC接口、若干CAN接口、DIO接口、RJ45接口和Wifi接口；若干FMC接口分别与高速射频采集模块和低速模拟采集模块连接。其中FMC接口可以根据需要进行扩展，但是至少需保证2个。其中FMC模块接口主要用于射频信号和模拟信号的高速交换和传输，DIO模块主要用于输入输出FPGA高速运算和滤波后的保护信号，以便对功率源进行快速保护和故障指示，CAN模块主要用于监测和控制功放模块和均流电源模块。Wifi和RJ45接口为上位机和该控制系统的通信接口。
监控系统还包括均流模块、功放模块和前级模块，均流模块的输入端与一个CAN接口连接，功放模块和前级模块的输入端均与另一个CAN接口连接，均流模块和前级模块的输出端均与DIO接口连接。
高速射频采集模块包括若干个高速射频采集卡，高速射频采集卡主要用来以高采样率监测射频信号，然后送入FPGA进行高速处理，以便从信号中分析处射频系统的阻抗变换特性和EMC特性，并可以分析馈管中是否存在打火等其他各类高功率射频信号引起的故障。其中一个高频射频采集卡连接天线监测模块。天线探测模块主要将机柜内的射频辐射转换为可采样的电压或射频信号，方便确定机柜内的射频泄露问题。
监控系统还包括开关电源模块，开关电源模块为主控模块中控制板、变送器、探测器、功放模块和均流模块进行供电。开关电源模块的开关机信号采用光信号，即开关电源模块为光开关，光开关是一种具有一个或多个可选的传输端口，其作用是对光传输线路或集成光路中的光信号进行相互转换或逻辑操作的光学器件，光开关和光放大、光信号储存等都是光学装置材料。光开关可以在皮秒内进行操作。目前它以铌酸锂和镓铝砷化合物为基础，从电子工业中脱胎形成。有一些新的材料，如液晶、聚乙炔等都比铌酸锂有更好的光学效用。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。上述内容仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种智能化固态功率源监控系统，其特征在于，包括：主控模块、高速射频采集模块，低速模拟采集模块、声音监测模块、温度监测模块和流量监测模块，
所述高速射频采集模块，用于接收射频信号，并将其传输至所述主控模块；
所述声音监测模块，用于监测固态功率源机柜内部和沿线馈管的声音信号；
所述温度监测模块，用于监测所述固态功率源机柜内部部件和传输线的温度信号；
所述流量监测模块，用于监测所述固态功率源的水冷系统的进水处和出水处的水流量；
所述低速模拟采集模块，用于采集所述声音监测模块、温度监测模块和流量监测模块的信号，并将其传输至所述主控模块。
2.如权利要求1所述的智能化固态功率源监控系统，其特征在于，所述主控模块包括FPGA、ARM、若干FMC接口、若干CAN接口和DIO接口；所述若干FMC接口分别与高速射频采集模块和低速模拟采集模块连接。
3.如权利要求2所述的智能化固态功率源监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括均流模块、功放模块和前级模块，所述均流模块的输入端与一个所述CAN接口连接，所述功放模块和前级模块的输入端均与另一个所述CAN接口连接，所述均流模块和所述前级模块的输出端均与所述DIO接口连接。
4.如权利要求2所述的智能化固态功率源监控系统，其特征在于，所述主控模块还包括RJ45接口和Wifi接口，用于与上位机或控制系统进行数据传输。
5.如权利要求1所述的智能化固态功率源监控系统，其特征在于，所述高速射频采集模块包括若干个高速射频采集卡，其中一个所述高频射频采集卡连接天线监测模块。
6.如权利要求1所述的智能化固态功率源监控系统，其特征在于，所述监控系统还包括开关电源模块，所述开关电源模块的开关机信号采用光信号。
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| CN202211038797.5A CN115420331A (zh) | 2022-08-29 | 2022-08-29 | 一种智能化固态功率源监控系统 |
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