CN207232247U - 一种行波管螺线电流测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种行波管螺线电流测量装置，其包括处理模块，以及与处理模块相连接的阴极等效电路和收集极等效电路；收集极等效电路包括若干个相同且相互连接的收集极等效子电路；第n个收集极等效子电路包括运算放大器An，运算放大器An的输出端连接处理模块；运算放大器An的同相输入端分别连接电阻R(4n+1)的一端和电阻R(4n+2)的一端；电阻R(4n+2)的另一端接地，电阻R(4n+1)的另一端连接电压可调电源Cn的正极并作为阴极电源输出端；运算放大器An的反相输入端分别连接电阻R(4n‑1)的一端和电阻R(4n)的一端。本实用新型结构简单、成本低廉，可以消除误差器件的影响，适用于批量产品中。

Description

一种行波管螺线电流测量装置

技术领域

本实用新型涉及行波管高压电源领域，具体涉及一种行波管螺线电流测量装置。

背景技术

行波管属于真空应用器件，内部使用阴极高压(电压高于10000V)加速电子形成电子束，在附加多路收集极电压调整电子束能量的收集，行波管螺线电流正是表示在一定加速电压条件下电子束的能量，常用测量螺线电流必须在阴极高压端的输出串接采样电阻，使用高压共模AD或隔离AD测量电流，这种高压端测量的常用手段的成本较高，技术难度较大。

在阴极电源低压端串接电流采样电阻测量螺线电流成本较低，硬件设备简单，采用普通高精度AD即可，但是，由于阴极电源、各个收集极电源自身的电压取样电阻、反馈运放等元器件自身电能消耗，在低压端电阻Rx采样时会根据各个高压电源输出的电压产生电流，所有电流会通过低压端电阻Rx，Rx电阻上产生的电压就是测量误差，该误差对电源电压变化而变化，测量小于5mA的高精度测量时就无法使用了。这里把所有产生的误差器件可等效为静态电阻。该静态电阻很难通过直接测量或计算出来，因为所有电阻和电源内器件数量多，要一一测量不能用于批量产品中。另外，采用的AD和取样电阻Rx都会有误差。螺线电流低压端直接测试需要达到mA级零点精度是及其困难的。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种行波管螺线电流测量装置可以精确测量螺线电流。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：

提供一种行波管螺线电流测量装置，其包括处理模块，以及与处理模块相连接的阴极等效电路和收集极等效电路；收集极等效电路包括若干个相同且相互连接的收集极等效子电路；

第n个收集极等效子电路包括运算放大器An，运算放大器An的输出端连接处理模块；运算放大器An的同相输入端分别连接电阻R(4n+1)的一端和电阻R(4n+2)的一端；电阻R(4n+2)的另一端接地，电阻R(4n+1)的另一端连接电压可调电源Cn的正极并作为第n个收集极等效子电路的阴极电源输出端；运算放大器An的反相输入端分别连接电阻R(4n-1)的一端和电阻R(4n)的一端；电阻R(4n-1)的另一端连接电压可调电源Cn的负极并作为收集极Cn电源输出端；电阻R(4n)的另一端接地。

进一步地，阴极等效电路包括运算放大器A0，运算放大器A0的输出端连接处理模块；运算放大器A0的同相输入端分别连接电阻R1的一端和电阻R2的一端；电阻R1的另一端分别连接阴极电源K的正极和每个收集极等效子电路的阴极电源输出端；运算放大器A0的反向输入端和电阻R2的另一端均接地；阴极电源K的负极分别连接接地电阻Rx和处理模块。

进一步地，处理模块包括处理器，处理器通过A/D转换器分别连接阴极电源K的负极、运算放大器A0的输出端以及收集极等效电路中每个运算放大器的输出端。

本实用新型的有益效果为：本装置结构简单、成本低廉，可以消除误差器件的影响，适用于批量产品中；本使用方法适用于任意多个收集极时行波管电源高精度测量螺线电流。

附图说明

图1为本实用新型的电路图。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，该行波管螺线电流测量装置包括处理模块，以及与处理模块相连接的阴极等效电路和收集极等效电路；收集极等效电路包括若干个相同且相互连接的收集极等效子电路。第n个收集极等效子电路包括运算放大器An，运算放大器An的输出端连接处理模块；运算放大器An的同相输入端分别连接电阻R(4n+1)的一端和电阻R(4n+2)的一端；电阻R(4n+2)的另一端接地，电阻R(4n+1)的另一端连接电压可调电源Cn的正极并作为第n个收集极等效子电路的阴极电源输出端；运算放大器An的反相输入端分别连接电阻R(4n-1)的一端和电阻R(4n)的一端；电阻R(4n-1)的另一端连接电压可调电源Cn的负极并作为收集极Cn电源输出端；电阻R(4n)的另一端接地。

阴极等效电路包括运算放大器A0，运算放大器A0的输出端连接处理模块；运算放大器A0的同相输入端分别连接电阻R1的一端和电阻R2的一端；电阻R1的另一端分别连接阴极电源K的正极和每个收集极等效子电路的阴极电源输出端；运算放大器A0的反向输入端和电阻R2的另一端均接地；阴极电源K的负极分别连接接地电阻Rx和处理模块。

处理模块包括处理器(即图1中的CPU)，处理器通过A/D转换器分别连接阴极电源K的负极、运算放大器A0的输出端以及收集极等效电路中每个运算放大器的输出端。

该行波管螺线电流精确测量方法包括以下情况：

1)、阴极电源单独输出时：

S1-1、在阴极电源输出端串接纯负载R_L和电流表，并使其余电源空载，得到负载R_L通过的电流I_L；

S1-2、调整阴极电源K的输出电压为U_K1，得到输出电流I_L1和电阻R_X的电压值U_Rx1；调整阴极电源K的输出电压为U_K2，得到输出电路I_L2和电阻R_X的电压值U_Rx2；

S1-3、根据步骤S1-1和步骤S1-2测得的参数值得到当只开启阴极电源K且阴极电源K的电压为U_K时的螺线电流I_h；

2)、收集极可调电压电源C_n输出时：

S2-1、得到收集极可调电压电源C₁和收集极可调电压电源C₂分别单独启动时的电流I_C1和I_C2；

S2-2、根据收集极可调电压电源C₁和收集极可调电压电源C₂分别单独启动时的电流I_C1和I_C2得到第n个收集极的静态电流I_Cn；

S2-3、根据S2-2中得到的I_Cn计算螺线的实际电流I_H。

步骤S1-3所使用的公式如下：

R_x＝(U_Rx1U_k2-U_Rx2U_k1)/(I_L1U_k2-I_L2U_k1)

R_i＝(U_Rx2U_k1-U_Rx1U_k2)/(I_L2U_Rx1-I_L1U_Rx2)

U_Rx＝R_x(I_i+I_L)

I_h＝U_Rx/R_x-U_k/R_i

收集极可调电压电源C₁和收集极可调电压电源C₂分别单独启动时电流I_C1和I_C2的计算公式分别为：

I_C1＝Ux₁/Rx

I_C2＝Ux₂/Rx

其中U_X1为收集极可调电压电源C₁的电压值；U_X2为收集极可调电压电源C₂的电压值；Rx为电阻R_X的电阻值。

第n个收集极的静态电流I_Cn的计算公式为：

I_Cn＝U_Cn(I_C1-I_C2)/(U_C1-U_C2)-U_C1(I_C1-I_C2)/(U_C1-U_C2)+I_C1

其中U_Cn为第n个收集极可调电压电源C_n的电压值。

根据S2-2中得到的I_Cn计算螺线的实际电流I_H的公式为：

其中U_X为当前阴极电压；R_X为电阻R_X的电阻值。

本实用新型在使用过程中，处理器可以根据本装置的使用方法自动测量行波管螺线电流，并可以通过外接显示屏进行显示；处理器可以是电脑。

本实用新型结构简单、成本低廉，可以消除误差器件的影响，适用于批量产品中；本使用方法适用于任意多个收集极时行波管电源高精度测量螺线电流。

Claims (3)

1.一种行波管螺线电流测量装置，其特征在于：包括处理模块，以及与所述处理模块相连接的阴极等效电路和收集极等效电路；所述收集极等效电路包括若干个相同且相互连接的收集极等效子电路；

第n个所述收集极等效子电路包括运算放大器An，所述运算放大器An的输出端连接所述处理模块；所述运算放大器An的同相输入端分别连接电阻R(4n+1)的一端和电阻R(4n+2)的一端；所述电阻R(4n+2)的另一端接地，所述电阻R(4n+1)的另一端连接电压可调电源Cn的正极并作为第n个收集极等效子电路的阴极电源输出端；所述运算放大器An的反相输入端分别连接电阻R(4n-1)的一端和电阻R(4n)的一端；所述电阻R(4n-1)的另一端连接所述电压可调电源Cn的负极并作为收集极Cn电源输出端；所述电阻R(4n)的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的行波管螺线电流测量装置，其特征在于：所述阴极等效电路包括运算放大器A0，所述运算放大器A0的输出端连接所述处理模块；所述运算放大器A0的同相输入端分别连接电阻R1的一端和电阻R2的一端；所述电阻R1的另一端分别连接阴极电源K的正极和每个收集极等效子电路的阴极电源输出端；所述运算放大器A0的反向输入端和电阻R2的另一端均接地；所述阴极电源K的负极分别连接接地电阻Rx和处理模块。

3.根据权利要求2所述的行波管螺线电流测量装置，其特征在于：所述处理模块包括处理器，所述处理器通过A/D转换器分别连接所述阴极电源K的负极、所述运算放大器A0的输出端以及所述收集极等效电路中每个运算放大器的输出端。