CN204925709U - 具备自检测和远程控制功能的多路打火监测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具备自检测和远程控制功能的多路打火监测设备，包括有一块信号转接主板，在信号转接主板上连接多个打火监测通道板卡、一块远程通讯接口板，一块信号输出接口板、自检测控制模块、本地状态指示模块以及电源接口；各打火监测通道板卡分别通过一根导光光纤与波导上的打火监测点连接。本实用新型大大减少远程监控时系统的布线数量，同时，开机后可以方便的实现在线自检测以确保设备状态正常。

Description

具备自检测和远程控制功能的多路打火监测设备

技术领域

本实用新型涉及高功率微波系统运行保护领域，尤其是一种具备自检测和远程控制功能的多路打火监测设备。

背景技术

目前大功率的微波系统，如雷达、加速器、托卡马克等离子体加热等微波系统，在高功率实验或运行中，如果波导传输线内部存在金属尖刺和杂质、或者湿度大等，则会造成微波电场集中，或者局部损耗过大引起温度升高，电场强度就会超过传输线内部填充气体的击穿强度，导致电击穿，从而形成电弧。这时，电弧将迅速向微波源的方向移动，同时引起传输线较大的功率反射。电弧能量在微波源电真空器件的陶瓷窗附近剧烈打火，会造成窗片温度的局部增高，极易穿孔或破裂，从而导致大功率微波源的彻底损害。打火监测设备可以在电击穿时迅速监测到电弧光，并快速输出一个关断微波源的连锁信号，切断微波开关，从而可有效避免大功率速调管等微波源的损坏。

随着微波系统功率的增加，微波器件越来越多，传输线更加复杂，经常需要多个位置的监测点以避免波导内打火的危害，这就需要监测多路打火的方法和设备，将各个监测点的打火保护信号按照逻辑汇总并形成所需要的连锁输出。传统的波导打火分离式保护设备采用一路输入一路保护输出的方式，使用时较为分散。在进行大功率微波实验时，经常需要远程监控和采集保护设备的各种数据，以便得知每个观察点打火情况和设备的工作状态。如此，对于多路监测点的高功率微波系统，传统的分离式保护设备输出便需要大量的电缆走线，以传送各种模拟和数字信号，系统布线复杂还不容易远程集成控制，也无法同时将所需的信号逻辑汇总输出。另一方面，为了保证设备的准确性和可靠性，保护设备开机后一般要进行自检测以确保设备工作正常，传统的方法是采用一束光从设备外照射进保护板卡的光电器件上进行自检测，操作时需要多次插拔光电转接头，操作比较繁琐，耗费大量时间和人力。

专利“一种波导内微波击穿保护方法”（ZL200610096905.9）中提出采用导光光纤来探测波导内打火的方法，本实用新型主要针对大规模高功率微波系统多路打火点的监测和保护，提出新的多路监测方法和设备。

实用新型内容本实用新型的目的是提供一种具备自检测和远程控制功能的多路打火监测设备，本实用新型的设备采用模块化构造，所有多路的打火监测保护信号可以按需要进行逻辑汇总后输出总的保护信号，并通过串口总线进行远程控制和数据发送，大大减少远程监控时系统的布线数量，同时，开机后可以方便的实现在线自检测以确保设备状态正常。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

具备自检测和远程控制的多路打火监测设备，其特征在于：包括有一块信号转接主板，在信号转接主板上连接多个打火监测通道板卡、一块远程通讯接口板，一块信号输出接口板、自检测控制模块、本地状态指示模块以及电源接口；各打火监测通道板卡分别通过一根导光光纤与波导上的打火监测点连接，每个打火监测通道板卡将导光光纤导入的打火光信号处理成可以测量和采集的光电压信号并产生保护信号，保护信号通过打火监测通道板卡上的硬件接口光纤隔离输出，同时，所有打火监测通道板卡处理过的光电压信号和保护信号一起接入信号转接主板，并通过信号转接主板将信号集中送入到信号输出接口板和远程通讯接口板。

所述的具备自检测和远程控制的多路打火监测设备，其特征在于：所述的本地状态指示模块包括有多个发光二极管，每个发光二极管对应一个打火监测通道板卡采集到的波导内一个打火监测点的打火状态。

所述的具备自检测和远程控制的多路打火监测设备，其特征在于：所述的打火监测通道板卡包括有微控制器、光电转换器件。

所述的具备自检测和远程控制的多路打火监测设备，其特征在于：所述的打火监测通道板卡上的光电转换器件附近，放置一个发光二极管回路，用于设备的自检测。

本实用新型的原理是：

在信号输出接口板上，对所有的通道保护信号按照需要进行逻辑汇总形成总的保护信号，以便本地的调试测量。其中，每路监测点对应通道板卡的光纤隔离输出，可以单独快速地关断微波开关，也可利用信号输出接口板上逻辑汇总后形成的总的保护信号，在波导内打火时立即切断微波功率。

同时，每个打火监测通道功能板卡上有微控制器，微控制器将状态异常时的光电压信号和保护信号等数据，通过信号转接主板和远程通讯接口板，利用串口总线把数据发送到远程控制端显示，以便远程监视波导内的功率传输状态和打火情况。远程控制端也可以发出指令，通过远程通讯接口板和串口总线，控制打火监测通道功能板卡的微控制器按照要求发送波导内的打火状态数据。电源接口通过信号转接主板向所有的转接主板上连接的板卡供电。

本地状态指示模块显示波导内部的打火状态，由多个发光二极管组成，每个发光二极管的状态对应一路打火监测通道对应的波导内状态，并由打火监测通道对应的功能板卡直接控制。当波导内打火时，发光二极管状态发生变化，锁定一段时间后，自动恢复初始状态。

保护设备开机前需要自检测以确保设备工作正常，对于本实用新型打火检测保护设备自检测的实现，通过在监测通道功能板卡的光电转换器件附近，放置一个发光二极管，通过信号转接主板上的自检测控制模块，控制发光二极管发光，来模拟波导内部的打火光，实现对整个保护设备的自检测。此外，也可以通过远程通讯接口板和串口总线，发出指令，通过功能板卡上的微控制器，控制发光二极管发光，实现功能板卡的远程自检测。打火保护设备每个通道自检测时，本地状态指示模块对应通道的发光二极管状态也发生变化。

本实用新型的优点是：

本实用新型的设备采用模块化构造，所有多路的打火监测保护信号可以按需要进行逻辑汇总后输出总的保护信号，并通过串口总线进行远程控制和数据发送，大大减少远程监控时系统的布线数量，同时，开机后可以方便的实现在线自检测以确保设备状态正常。

附图说明：

图1为本实用新型多路打火监测的方法原理图。

图2为本实用新型多路打火监测设备的前面板示意图。

图3为本实用新型多路打火监测设备的后面板示意图。

图4为本实用新型单个打火监测通道功能板卡的布局图。

具体实现方式。

实施例

具备自检测和远程控制功能的多路打火监测设备，其原理图如图1所示。在具体实施方式上，根据本实用新型所采用的技术方案，将所有模块装入一个机箱内。其中，如图2所示，自检测控制模块5和本地状态指示模块6一同放置在机箱的前面板。图3是本实用新型多路打火监测设备的后面板，打火监测通道由一个个单独的打火监测通道板卡1组成，每个打火监测通道板卡1对应波导内一个监测打火点的状态，位于机箱后面板，如图3所示，所有打火监测通道板卡1插入机箱内部插槽内。远程通讯接口板2、信号输出接口板3和电源接口4也放置机箱后面板，见图3。所有的这些打火监测通道板卡1、远程通讯接口板2、信号输出接口板3、电源接口4以及自检测控制模块5和本地状态指示模块6，全部与位于机箱内部的信号转接主板7连接，并通过信号转接主板7传输数据和电信号。

电源接口4通过信号转接主板7向所有的转接主板上连接的板卡供电。

每个打火监测通道是由一个单独的打火监测通道板卡1组成，波导上多个打火监测点的光信号，每路通过导光光纤分别连接图3中的一路打火监测通道板卡1。导光光纤在打火监测通道板卡1上的光纤输入端口ARCIn处接入，每个打火监测通道板卡1将导光光纤导入的打火光处理成可以测量和采集的光电压模拟信号LightOut并产生保护数字信号ArcOut，其功能布局如图4所示，保护信号通过打火监测通道板卡1上的硬件接口FibreARCOut光纤隔离输出，在本实施例中，有两路光纤隔离口FibreARCOut同步输出。打火监测通道板卡1处理完成后的光电压信号LightOut和保护信号ArcOut，从打火监测通道板卡1的两个硬件接口直接输出，以便于实验调试时的测量。同时光电压信号和保护信号还一起接入信号转接主板7，并通过信号转接主板7将信号集中送入到信号输出接口板3。在图4中，每个打火监测通道板卡1上还包括微控制器，微控制器将光电压和保护信号通过信号转接主板和串口总线，以数据的形式发送到远程通讯接口板2。

远程通讯接口板2，把所有多个打火监测通道板卡1的光电压和保护信号等数据，以串口通讯总线一起发送到远程控制端显示。大大减少了远程监控时的布线数量。

在信号输出接口板3上，对所有的多个通道功能板卡1处理过的保护信号ArcOut按照需要进行逻辑汇总形成总的保护信号。其中，每路监测点对应打火监测通道板卡1的光纤隔离输出FibreARCOut保护信号，可单独快速地关断微波开关，也可利用信号输出接口板3上逻辑汇总后形成的总的保护信号，在波导内打火时根据需要立即关断对应的微波开关，从而切断微波功率，达到避免波导内部打火的目的。

打火监测通道板卡1包括有微控制器、光电转换器件。光电转换器件可采用光电二极管或者光电晶体管，将波导内部打火时的光信号转换为电信号。打火监测通道板卡1在光电转换器件附近，放置一个发光二极管LED，如图4左下方所示，用于设备开机后的自检测，模拟波导内的电弧光。

本地状态指示模块6显示波导内部的打火状态，由多个发光二极管组成，如图2所示。前面板上排的每个发光二极管的状态对应一路打火监测通道对应的波导内状态，并由打火监测通道对应的功能板卡直接控制。当波导内打火时，发光二极管状态发生变化，锁定一段时间后，自动恢复初始状态。上排最右边的发光二极管对应该设备电源的工作状态。

自检测控制模块5由图2前面板下排的一系列按钮开关组成，每个按钮开关对应一路打火检测通道板卡的自检测，下排最右边的按钮对应所有通道板卡的自检测。按下按钮，对应通道的打火监测板卡上的发光二极管通电发光，用来模拟波导内部打火时的电弧光。通过信号转接主板上的自检测控制模块，手动控制发光二极管发光，来模拟波导内部的打火光，实现对整个保护设备的自检测，确认保护设备信号工作正常。此外，在远程监控中，远程控制端可以通过对远程通讯接口板2，利用串口总线，发出指令，通过图4打火监测通道板卡1上的微控制器，控制发光二极管LED发光，实现功能板卡的远程自检测。打火保护设备每个通道自检测时，本地状态指示模块6对应通道的发光二极管状态也发生变化。根据本实用新型的设备采用的自检测方式，无需再频繁地插拔光电转换器件的接头，大大方便了系统的在线自检测。

Claims (4)

1.具备自检测和远程控制功能的多路打火监测设备，其特征在于：包括有一块信号转接主板，在信号转接主板上连接多个打火监测通道板卡、一块远程通讯接口板，一块信号输出接口板、自检测控制模块、本地状态指示模块以及电源接口；各打火监测通道板卡分别通过一根导光光纤与波导上的打火监测点连接，每个打火监测通道板卡将导光光纤导入的打火光信号处理成可以测量和采集的光电压信号并产生保护信号，保护信号通过打火监测通道板卡上的硬件接口光纤隔离输出，同时，所有打火监测通道板卡处理过的光电压信号和保护信号一起接入信号转接主板，并通过信号转接主板将信号集中送入到信号输出接口板和远程通讯接口板。

2.根据权利要求1所述的具备自检测和远程控制功能的多路打火监测设备，其特征在于：所述的本地状态指示模块包括有多个发光二极管，每个发光二极管对应一个打火监测通道板卡采集到的波导内一个打火监测点的打火状态。

3.根据权利要求1所述的具备自检测和远程控制功能的多路打火监测设备，其特征在于：所述的打火监测通道板卡包括有微控制器、光电转换器件。

4.根据权利要求1或3所述的具备自检测和远程控制功能的多路打火监测设备，其特征在于：所述的打火监测通道板卡上的光电转换器件附近，放置一个发光二极管回路。