CN201628744U - 悬浮高电位模拟量监测设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种悬浮高电位模拟量监测设备，包括电压/频率变换及电光变换部分、传输媒介部分以及光电变换和频率采集部分；电压/频率变换及电光变换部分工作于高电位端，完成将高电位端模拟量电压转换为频率与模拟量信号成线性关系的脉冲电信号，并将之转换为光信号，电压/频率变换及电光变换部分的工作的参考电位相对于大地电压可高达几百伏到几十个千伏；传输部分为高电位端与低电位端传输的媒介，选择了隔离度较好的光纤作为传输媒介；光电变换和频率采集部分完成将光信号还原为脉冲电信号，电信号满足驱动末级频率采集即可，以方便频率采集部分将频率信号数字化，同时根据电压/频率变换的线性关系，计算出高电位端的模拟量的数值。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种悬浮高电位模拟量监测设备，属于基于电压/频率变换实现悬浮高电位模拟量取样的设备，可应用于雷达电真空发射机设计领域或其他需要进行悬浮高压端模拟量取样的领域。
背景技术
在我们国家的电真空管发射机研究领域，很多模拟量悬浮于几百伏至几十千伏的高电位之上，例如灯丝电压的取样、浮动板调制器内部的多种模拟量等等。需要对悬浮于高电位端的模拟量进行监控以进行必要的保护是必需的，且随着技术的发展，数字化是大势所趋。通常的高电位模拟量监测做法多是定性而非定量，即只检测模拟量是正常还是故障，而不进行量化；还有就是高电位端直接A/D变换，再通过某种串行总线，例如485总线，隔离传送至低压端，这种方式一旦出现故障，由于A/D悬浮在高电位上，调试和排查故障难度很大，有一定危险性。
实用新型内容
1、所要解决的技术问题：
针对以上不足本实用新型提供了一种悬浮高电位模拟量监测设备。
2、技术方案：
一种悬浮高电位模拟量监测设备，包括电压/频率变换及电光变换部分、传输媒介部分以及光电变换和频率采集部分；电压/频率变换及电光变换部分工作于高电位端，完成将高电位端模拟量电压转换为频率与模拟量信号成线性关系的脉冲电信号，并将之转换为光信号，电压/频率变换及电光变换部分的工作的参考电位相对于大地电压可高达几百伏到几十个千伏；
传输部分为高电位端与低电位端传输的媒介，选择了隔离度较好的光纤作为传输媒介；
光电变换和频率采集部分完成将光信号还原为脉冲电信号，电信号满足驱动末级频率采集即可，以方便频率采集部分将频率信号数字化，同时根据电压/频率变换的线性关系，计算出高电位端的模拟量的数值。
所述的电光变换部分由光纤发送模块来完成，光电变换部分由光纤接收模块来完成，光纤发送、接收模块可分别采用Agilent公司的HFBR-1404、HFBR-2402的光纤发送、接收模块。
所述的频率采集部分可采用PLC的高速计数模块。
所述的频率采集部分可采用OMRON公司的CJ1W-CT021。
所述的电压/变换及电光变换电路，包括电阻R0、R1、R2、R3、R3、R4、R5、R6、R7、R8、电容C1、Ct、CL以及芯片；其中芯片采用美国National Semiconductor公司的LM331芯片作为电压/频率变换的核心器件；
LM331的4脚接高电位参考端作为LM331的参考地，8脚接相对于高电位参考端的+15V电源作为LM331的电源供电；高电位被测模拟量通过电阻R1接在LM331的7脚，电容C1跨接在LM331的7脚和高电位参考端之间，与R1形成RC滤波网络，用来压制被测信号的噪声以提高被测输入信号的质量；LM331的1脚和6脚短接，CL和R7并联，一端接LM331的1脚，另一端接分别接R6和R5，R6的另一端接高电位参考端，R5的另一端接在电位器R4的调节端，R4的两个固定端分别接+15V和-15V；电阻R8跨接在LM331的8脚和5脚之间，电容Ct接在LM331的5脚和高电位参考端之间，R8、Ct与R7共同构成电压/频率变换的固定比例因子；电阻R2和电位器R3串连，一端接LM331的2脚，另一端接高电位参考端，构成电压/频率变换的可变比例因子，通过调节电位器R3可以调整被测模拟量和输出频率信号之间的比例关系；电阻Ro一端接+15V，另一端接HFBR-1404的2脚，HFBR-1404的3脚接LM331的3脚；HFBR-1404通过这部分电路完成频率电信号到频率光信号的转变。
3、有益效果：
本实用新型以电压/频率变换技术作为基础，以简单的外围电路实现模拟量信号最终转换为光信号，充分利用了光纤这种光传输介质的高隔离度特性，有效的隔离高低电位，在完成频率采集计算出模拟量信号数值的前提下，也保证人身和低电位端设备的安全，且出现故障一般就是电压频率变换芯片故障，便于排查。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为本实用新型电压/频率变换的电路图。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施方式对本实用新型做进一步描述。
如图1所示，本实用新型包括电压/频率变换及电光变换部分、传输媒介部分以及光电变换和频率采集部分；
电压/频率变换及电光变换部分工作于高电位端，完成将高电位端模拟量电压转换为频率与模拟量信号成线性关系的脉冲电信号，并将之转换为光信号，电压/频率变换及电光变换部分的工作的参考电位相对于大地电压可高达几百伏到几十个千伏；
传输部分为高电位端与低电位端传输的媒介，为了保证人身和低压端设备的安全，选择了隔离度较好的光纤作为传输媒介，以提高高低电位之间的隔离度；
光电变换和频率采集部分完成将光信号还原为脉冲电信号(电信号满足驱动末级频率采集即可)，以方便频率采集部分将频率信号数字化，同时根据电压/频率变换的线性关系，计算出高电位端的模拟量的数值。
电光变换部分由光纤发送模块来完成，光电变换部分由光纤接收模块来完成，光纤发送、接收模块可分别采用Agi lent公司的HFBR-1404(发送)、HFBR-2402(接收)的光纤发送、接收模块。
频率采集部分可采用PLC的高速计数模块，例如OMRON公司的CJ1W-CT021。
电压/变换及电光变换电路如图2所示，包括电阻R0、R1、R2、R3、R3、R4、R5、R6、R7、R8、电容C1、Ct、CL以及芯片；其中芯片采用美国National Semiconductor公司的LM331芯片作为电压/频率变换的核心器件。LM331的4脚接高电位参考端作为LM331的参考地，8脚接相对于高电位参考端的+15V电源作为LM331的电源供电。高电位被测模拟量通过电阻R1接在LM331的7脚，电容C1跨接在LM331的7脚和高电位参考端之间，与R1形成RC滤波网络，用来压制被测信号的噪声以提高被测输入信号的质量。LM331的1脚和6脚短接，CL和R7并联，一端接LM331的1脚，另一端接分别接R6和R5，R6的另一端接高电位参考端，R5的另一端接在电位器R4的调节端，R4的两个固定端分别接+15V和-15V。电阻R8跨接在LM331的8脚和5脚之间，电容Ct接在LM331的5脚和高电位参考端之间，R8、Ct与R7共同构成电压/频率变换的固定比例因子。电阻R2和电位器R3串连，一端接LM331的2脚，另一端接高电位参考端，构成电压/频率变换的可变比例因子，通过调节电位器R3可以调整被测模拟量和输出频率信号之间的比例关系。电阻Ro一端接+15V，另一端接HFBR-1404的2脚，HFBR-1404的3脚接LM331的3脚。HFBR-1404通过这部分电路完成频率电信号到频率光信号的转变。
本实用新型的供电在高电位端需要提供一组±15V的电源供电(也可单电源)，在高电位端的信号与大地之间的绝缘至关重要，防止对地出现打火或电晕以损坏电源及相关设备。
虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本实用新型，任何熟习此技艺者，在不脱离本实用新型之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
Claims (5)
1.一种悬浮高电位模拟量监测设备，其特征在于：包括电压/频率变换及电光变换部分、传输媒介部分以及光电变换和频率采集部分；电压/频率变换及电光变换部分工作于高电位端，完成将高电位端模拟量电压转换为频率与模拟量信号成线性关系的脉冲电信号，并将之转换为光信号，电压/频率变换及电光变换部分的工作的参考电位相对于大地电压可高达几百伏到几十个千伏；
传输部分为高电位端与低电位端传输的媒介，选择了隔离度较好的光纤作为传输媒介；
光电变换和频率采集部分完成将光信号还原为脉冲电信号，电信号满足驱动末级频率采集即可，以方便频率采集部分将频率信号数字化，同时根据电压/频率变换的线性关系，计算出高电位端的模拟量的数值。
2.根据权利要求1所述的悬浮高电位模拟量监测设备，其特征在于：所述的电光变换部分由光纤发送模块来完成，光电变换部分由光纤接收模块来完成，光纤发送、接收模块可分别采用Agilent公司的HFBR-1404、HFBR-2402的光纤发送、接收模块。
3.根据权利要求1所述的悬浮高电位模拟量监测设备，其特征在于：所述的频率采集部分可采用PLC的高速计数模块。
4.根据权利要求1或3所述的悬浮高电位模拟量监测设备，其特征在于：所述的频率采集部分可采用OMRON公司的CJ1W-CT021。
5.根据权利要求1所述的悬浮高电位模拟量监测设备，其特征在于：所述的电压/变换及电光变换电路，包括电阻R0、R1、R2、R3、R3、R4、R5、R6、R7、R8、电容C1、Ct、CL以及芯片；其中芯片采用美国National Semiconductor公司的LM331芯片作为电压/频率变换的核心器件；
LM331的4脚接高电位参考端作为LM331的参考地，8脚接相对于高电位参考端的+15V电源作为LM331的电源供电；高电位被测模拟量通过电阻R1接在LM331的7脚，电容C1跨接在LM331的7脚和高电位参考端之间，与R1形成RC滤波网络，用来压制被测信号的噪声以提高被测输入信号的质量；LM331的1脚和6脚短接，CL和R7并联，一端接LM331的1脚，另一端接分别接R6和R5，R6的另一端接高电位参考端，R5的另一端接在电位器R4的调节端，R4的两个固定端分别接+15V和-15V；电阻R8跨接在LM331的8脚和5脚之间，电容Ct接在LM331的5脚和高电位参考端之间，R8、Ct与R7共同构成电压/频率变换的固定比例因子；电阻R2和电位器R3串连，一端接LM331的2脚，另一端接高电位参考端，构成电压/频率变换的可变比例因子，通过调节电位器R3可以调整被测模拟量和输出频率信号之间的比例关系；电阻Ro一端接+15V，另一端接HFBR-1404的2脚，HFBR-1404的3脚接LM331的3脚；HFBR-1404通过这部分电路完成频率电信号到频率光信号的转变。
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|---|---|---|---|---|
| CN106093536A (zh) * | 2016-08-18 | 2016-11-09 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种闭环系统的远距离采样与调整系统及方法 |
| CN106160422A (zh) * | 2016-08-28 | 2016-11-23 | 东文高压电源（天津）股份有限公司 | 一种隔离100kv高精度v/v变换电路 |
| CN113438025A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-09-24 | 衢州元立金属制品有限公司 | 模拟量光电转换电路 |
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