CN200982992Y - 远距离波导弧光探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种远距离波导弧光探测器，在波导壁上开有一个透光孔，所述的透光孔外焊接有一个不锈钢管，不锈钢管内安装有一个可阀管与石英玻璃片组件，石英玻璃片密封固定在可阀管的前端，可阀管放进不锈钢管内，可阀管后端与不锈钢管后端焊接密封；可阀管内伸进有探头并固定安装，探头前端安装有聚光透镜组，聚光透镜组的焦点处固定安装有光纤导光缆，导光缆将光信号传输到光电三极管上。本实用新型成功的将波导内微波击穿的打火光传送到35米以外没有辐射的区域内，并且光信号幅度足够强，成功的被光敏三极管以及后续电路探测到，并发出信号，有效的保护了整个微波系统和微波器件。也使人在维护整个微波工程保护系统时远离了核辐射，微波辐射等对人体有伤害的环境。

Description

远距离波导弧光探测器

技术领域

本实用新型专利涉及在大功率微波工程中实现对波导内介质击穿打火的远距离探测装置。确切的说是一种在远距离检测波导内击穿打火的探测器。

背景技术

在高功率微波传输系统中，经常会发生介质击穿放电的现象产生，此时会伴有“光”、“声”等现象发生。此时的介质击穿对整个高功率微波系统以及微波器件都可能造成致命性的危害。因此在这种“打火”的情况下必须快速检测到打火的光信号，并且作出快速响应，切断微波的输出，进行保护。国内一般采用将光敏器件直接安装在波导壁上，通过波导壁上的小孔来检测速调管放大器输出窗或者波导内微波窗等器件周围的拉弧打火击穿。但是在高功率微波运行时和强电磁干扰环境、有核辐射环境或者高真空环境作用下，安装这种光敏器件存在难以克服的困难，而且长线传送信号很容易受到强电磁脉冲和微波泄漏的干扰。并且维护这种光敏探头由于存在核辐射而使人容易受到危害。而且一般这种安装方式在波导壁上开单一的孔很难进行后续电路的自检测功能。而开过多的孔来安装光源进行自检测后续电路本身破坏了波导的连续性边界条件而影响大功率微波系统的传输。同时，由于不能很好的将微波系统和后续检测电路的地线明显的隔离开，从而使后续检测电路的可靠性存在一定的隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种远距离波导弧光探测器，实现在高功率微波运行时和强电磁干扰环境、有核辐射环境或者高真空环境作用下，在远离现场的环境下准确检测并传输微波击穿打火光信号。

本实用新型的技术方案如下：

远距离波导弧光探测器，包括有波导，其特征在于在波导壁上开有一个透光孔，所述的透光孔外焊接有一个不锈钢管(1)，不锈钢管(1)内安装有一个可阀管(11)与石英玻璃片组件(2)，石英玻璃片密封固定在可阀管(11)的前端，可阀管(11)放进不锈钢管(1)内，可阀管(11)与不锈钢管(1)后端焊接密封；可阀管(11)伸进有探头并固定安装，探头前端安装有聚光透镜组(4)，聚光透镜组的焦点处固定安装有导光缆(5)，导光缆的后端固定在活动连接口(7)内，活动接头(8)内固定有光电三极管(9)，活动连接口(7)和活动接头(8)之间固定连接，导光缆的后端面正对光电三极管(9)。

所述的导光缆中周围部位引出少部分光纤丝于探头外作为自检测光输入口。

所述的探测器前端的聚光透镜组(4)和后面的导光缆(5)端面经过精确对准聚焦后固定，导光缆的两个端面均经过光学抛光。

所述的探测器采用光纤导光缆(5)来传送波导内击穿打火的电弧光，所用的光纤导光缆(5)由400-600根光纤丝组成，每根光纤丝的直径是50um±10um。

活动接头(8)用法兰盘(10)固定在信号处理仪器的面板上。

本实用新型为大功率微波工程的射频击穿提供了远距离的弧光探测硬件装置。从而使在核辐射、微波辐射等区域内只存在密封玻璃和聚光镜以及光纤导光缆等无源器件，而这些无源器件一般情况下是不容易损害的。透镜组和导光缆不受辐射和电磁脉冲干扰的影响。信号处理电路可以放在无辐射的区域内。因而大大提高了整个系统的稳定性和可维护性。同时，也使人在维护整个微波工程保护系统时远离了核辐射，微波辐射等对人体有伤害的环境。

本实用新型曾经在2006年秋季EAST全超导托卡马克首轮放电实验中，在高功率低混杂波系统上成功连续运行半个月。期间在高功率微波注入时，真空侧陶瓷窗附近多次被击穿打火。本实用新型成功的将波导内射频击穿的打火光传送到35米以外没有辐射的区域内，并且光信号幅度足够强。成功的被光敏三极管以及后续电路探测到，并发出信号有效的保护了整个微波系统和微波器件。

本实用新型可以广泛应用于各种恶劣环境下高功率微波系统的射频击穿保护，比如雷达系统、加速器、托卡马克等离子体低混杂波加热系统、各种速调管输出窗的保护等，作为远距离探测波导击穿的弧光探测器。

附图说明

附图是本实用新型组件分解图。

具体实施方式

如附图所示，本实用新型专利的部件有：通过高温密封氩弧焊接在波导壁上或者波导弯头上的一段圆形不锈钢管(1)(截止波导)、一段高真空密封可阀管(11)与石英玻璃片(2)组成的组件、焊接在不锈钢管(1)外面的圆形法兰(3)，其中不锈钢圆管(1)和可阀管(11)在后面连接圆形法兰(3)的地方进行密封氩弧焊。这样便可以保证了波导内高真空的密封环境，或者方便波导内充气来抑制射频击穿，并且可以方便后面组件的连接。探头由聚光透镜组(4)、光纤导光缆(5)及其外面的圆管，由导光缆中分出的很少的一部分光纤丝(6)从探头中引出到自检测光源输入口。其中，聚光透镜组(4)安装在探头圆管的端部，和光纤导光缆(5)(通过支架粘接固定在探头圆管的中央)经过精确对准聚焦，使通过聚光透镜组(4)的光线可以汇聚在光纤导光缆(5)的端面上，光纤导光缆(5)的端面经过光学抛光，可以使足够的光能量顺利耦合入光纤导光缆并传到远处。所用光纤导光缆由400-600根的光纤丝组成，每根光纤丝的直径是50um±10um。为了在调试时自己检测后续导光缆和电路工作运行状态，从主光缆中周围部分分出的很少的一部分光纤丝(6)，作为自检测的光源输入口。使用中，为了检测光缆和后续电路等硬件是否正常运行，仅仅需要在光纤丝(6)的外面用一个简单的光源，比如发光二极管，发出一束光作为测试光源即可。提高了整个系统的安全性和可维护性。

探头圆管的后端也有法兰，探头圆管伸进可阀管(11)内，通过法兰(3)一起将探头固定。

在光纤导光缆(5)的另一头，也经过光学抛光，保证光线顺利出射。为方便连接，导光缆的后端接在一个活动连接口(7)上，另有接头(8)内安装有光电三极管(9)，活动连接口(7)和接头(8)之间通过螺纹连接或插接固定，接头(8)外通过螺纹连接有法兰(10)，通过法兰(10)将接头(8)固定在信号处理仪器的面板上。光敏器件光电三极管用来接受从波导壁上的小孔透出来的击穿打火光并连接后续的处理电路。波导内的电弧光线透过波导壁上的小孔和可阀管(11)上的石英玻璃片(2)和聚光透镜组(4)，将光线能量汇聚到光纤导光缆(5)的端面上，进入导光缆，然后将光能量通过光纤导光缆传到远离核辐射的光电三极管(9)上。光电三极管(9)可以将光信号取出变成电信号后进行信号处理，进行后续保护等操作。

Claims (5)

1、远距离波导弧光探测器，包括有波导，其特征在于在波导壁上开有一个透光孔，所述的透光孔外焊接有一个不锈钢管(1)，不锈钢管(1)内安装有一个可阀管(11)与石英玻璃片组件(2)，石英玻璃片密封固定在可阀管(11)的前端，可阀管(11)放进不锈钢管(1)内，可阀管(11)与不锈钢管(1)后端焊接密封；可阀管(11)伸进有探头并固定安装，探头前端安装有聚光透镜组(4)，聚光透镜组的焦点处固定安装有导光缆(5)，导光缆的后端固定在活动连接口(7)内，活动接头(8)内固定有光电三极管(9)，活动连接口(7)和活动接头(8)之间固定连接，导光缆的后端面正对光电三极管(9)。

2、根据权利要求1所述的远距离波导弧光探测器，其特征在于所述的导光缆中周围部位引出少部分光纤丝于探头外作为自检测光输入口。

3、根据权利要求1所述的远距离波导弧光探测器，其特征在于所述的探测器前端的聚光透镜组(4)和后面的导光缆(5)端面经过精确对准聚焦后固定，导光缆的两个端面均经过光学抛光。

4、根据权利要求1所述的远距离波导弧光探测器，其特征在于所述的探测器采用光纤导光缆(5)来传送波导内击穿打火的电弧光，所用的光纤导光缆(5)由400-600根光纤丝组成，每根光纤丝的直径是50um±10um。

5、根据权利要求1所述的远距离波导弧光探测器，其特征在于活动接头(8)用法兰盘(10)固定在信号处理仪器的面板上。