CN215910651U - 一种微型智能pin二极管束损探测器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种微型智能PIN二极管束损探测器，其特征在于，包括两PIN光电二极管、放大调理电路、智能芯片和数据输出电路；其中，所述PIN光电二极管，用于探测由于束流损失产生的二次电子信号并输入所述放大调理电路；所述放大调理电路，用于将两PIN光电二极管的输出信号分别依次进行阻抗转换、放大后的信号输入一比较器，输出一TTL电平信号，然后将两路TTL电平信号进行逻辑“与”运算，得到一单路信号并输入整形电路进行整形后输入所述智能芯片；所述智能芯片，用于对所述放大调理电路输入的脉冲信号进行计数，并将一个计数周期内的计数结果发送给数据输出电路；所述数据输出电路，用于将计数结果传输输出给远端的上位机。
Description
技术领域
本实用新型属于加速器束流测量领域，涉及一种探测器，尤其涉及应用于环形电子加速器束流损失测量领域的一种微型智能探测器。
背景技术
环形电子加速器在运行期间，电子束团在加速器的真空盒中以极快的速度(一般会接近光速)做圆周运动，在做圆周运动的同时会伴随电子的丢失，从而产生束流损失(简称束损)，束损的大小可以反映电子丢失的多少。在加速器的多个位置布置束损探测器，根据探测器测量的束损数据，便可以知道加速器中电子丢失的位置和数量，据此可以调整加速器的参数，从而改善束损情况，提升加速器的性能；也可以根据束损大小，设置报警预值，作为加速器保护或人身安全保护等。
完成束流损失探测的方法有很多，目前常见的有闪烁体探测器、电离室探测器、光纤探测器、半导体探测器等，PIN二极管束损探测器属于半导体类的束损探测器，该探测器比较适合环形电子加速器的束损探测。
PIN二极管束损探测器的信号拾取部分为两个PIN光电二极管，将两只二极管的感光面相对，贴在一起，当环形电子加速器产生束流损失时，损失的电子(或正电子)撞击到金属真空盒上，产生二次电子，当该二次电子同时穿过两个光电二极管时，二极管会产生脉冲输出信号，二极管输出的信号经两个通道的前级放大后，分别送入两个比较器中，与参考电压进行比较，两路比较器的输出信号经逻辑“与”后，再通过后级转换及驱动电路输出TTL电平的脉冲信号(如图1)，脉冲信号的频率高低对应了束流损失的大小。
PIN二极管束损探测器输出的TTL脉冲信号不能直接用于束损测量系统，通常情况下该信号会被送到一套数据采集装置(数据采集下位机)中，对该信号进行整形等处理后，再进行计数采集等，最后再转换成数据量，并通过总线或网络等传输到远端的数据采集计算机，对束损数据进行显示和存储(如图2)。
另外，目前的PIN二极管束损探测器由于器件体积及电路制作等原因，探测器的体积较大，不能适应对安装位要求严格的场合。同时由于数据采集下位机的存在，使得系统结构比较复杂，在运行维护上也有较大的工作量。
实用新型内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本实用新型的目的在于提供一种微型智能PIN二极管束损探测器，是一种便于在狭小空间安装，且具备智能化的探测器。
本实用新型探测器的技术方案为：
一种微型智能PIN二极管束损探测器，其特征在于，包括两PIN光电二极管、放大调理电路、智能芯片和数据输出电路；其中，
所述PIN光电二极管，用于探测由于束流损失产生的二次电子信号并输入所述放大调理电路；
所述放大调理电路，用于将两PIN光电二极管的输出信号分别依次进行阻抗转换、放大后的信号输入一比较器，输出一TTL电平信号，然后将两路TTL电平信号通过一“与”单元进行逻辑“与”运算，得到一单路信号并输入整形电路进行整形后输入所述智能芯片；
所述智能芯片，用于对所述放大调理电路输入的脉冲信号进行计数，并将一个计数周期内的计数结果发送给所述数据输出电路；
所述数据输出电路，用于将所述计数结果传输输出给远端的上位机。
进一步的，两所述PIN光电二极管的感光面相对贴在一起，相对的两感光面中间设有一铜箔。
进一步的，所述整形电路为单稳态触发器。
进一步的，所述数据输出电路通过现场总线或网络将所述计数结果传输给远端的上位机。
进一步的，所述智能芯片为单片机或FPGA。
进一步的，所述PIN光电二极管的型号为BPW34，其工作面积为3*3mm2。
进一步的，采用两通道单电源放大器对阻抗转换后的信号进行放大。
本申请的探测器包括两只PIN光电二极管、放大调理电路、智能芯片(单片机等)、数据输出电路；其中，
所述两只PIN光电二极管，用于探测由于束流损失产生的二次电子信号；
所述放大调理电路，用于将两只PIN光电二极管的输出信号进行放大、比较、逻辑“与”以及整形后送入智能芯片；
所述智能芯片，用于对由调理电路送入的脉冲信号进行计数，并根据设定的计数周期(如1秒、5秒、10秒等)，将一个计数周期内的计数结果送给数据通讯电路；
所述通讯电路，用于计数器的数据传输输出。
进一步的，所述两只PIN光电二极管型号为BPW34，其工作面积为3*3mm2。
近一步的，放大调理电路是由输入阻抗转换、信号放大、电平转换、比较整形以及实现逻辑“与”功能的电路组成。
进一步的，智能芯片可以是单片机、FPGA等具备可编程的芯片，通过程序读取前端电路处理后的信号，使用内部计数器进行计数，并将计数结果送到通讯。
进一步的，通讯电路可以实现探测器与远端的上位机进行通讯，完成将探测器采集的数据上传，同时也可接收上位机命令，完成对探测器的参数设置、状态读取等。
所述PIN光电二极管为两只感光面面对面紧贴放置的光电二极管，中间有一铜箔，用于阻挡同步辐射光子。
所述放大调理电路的前端阻抗转换及放大电路，将两只PIN光电二极管的输出信号转换成阻抗较低的信号，送入后面的两通道单电源放大器，放大后的信号再使用比较器进行比较，同时完成电平转换，转换成TTL电平，然后将两路信号相“与”，变成单路信号，再送到单稳态触发器，进行整形，便于智能芯片对信号的拾取。
所述智能芯片电路使用的是单片机电路，也可以使用其它智能芯片，用于完成对束损信号的采集，以及本地的数据处理。
所述远程通讯电路使用RS485(同时具备近距离的UART方便现场调试)，或者使用CAN总线通讯，或者使用wifi通讯等。
与现有探测器相比，本实用新型的积极效果为：
本申请提供的微型智能PIN二极管束损探测器，采用微型元器件实现了探测器的微型化，方便在狭小空间布置探测器；同时加入了智能芯片和远程通讯电路，实现了探测器的智能化，以及远程数据传输及控制。
附图说明
图1为传统PIN二极管束损探测器逻辑框图；
图2为传统PIN二极管束损测量系统结构图；
图3为本申请微型智能PIN二极管束损探测器逻辑框图；
图4为本申请微型智能PIN二极管束损测量系统(现场总线)结构图；
图5为本申请微型智能PIN二极管束损测量系统(无线网络)结构图。
具体实施方式
本实用新型是基于传统PIN光电二极管束损探测器的基本原理，采用新的微型元器件，同时加入了智能芯片及远程通讯电路，实现了探测器的微型化和智能化。
如图3所示，两只PIN光电二极管接收到束损信号，分别送入放大电路(含阻抗转换)的两个通道进行信号放大，放大后的信号送入比较器，与可变的参考电压(用于校准探测器灵敏度)进行比较，再将此两路信号相“与”，从而提高探测器的抗干扰能力，同时完成了将信号转换成了标准TTL电平。
由于束损信号复杂多样，这里的输出信号的脉宽、频率变化范围很大，不利于智能芯片对信号的采样，因此增加了信号整形电路，将整形后的信号再送入智能芯片(单片机等)，对智能芯片进行编程，即可实现束损信号的测量，然后再通过现场总线(RS485总线/CAN总线)或网络，将采集的数据上传到远端上位机，并可接收上位机的信息，完成对下位机参数的在线设置、状态读取等。
本申请提供的微型智能PIN二极管束损探测器具有体积小巧，是传统探测器体积的1/6左右；同时由于采用了微型低功耗元器件，因此也降低了探测器的发热量；再有，由于加入了智能器件，因此探测器可以具备传统探测器所没有的本底数据处理和传输功能；另外，还可以根据具体需求，通过对智能芯片的编程，完成一些特有功能。
Claims (7)
1.一种微型智能PIN二极管束损探测器，其特征在于，包括两PIN光电二极管、放大调理电路、智能芯片和数据输出电路；其中，
所述PIN光电二极管，用于探测由于束流损失产生的二次电子信号并输入所述放大调理电路；
所述放大调理电路，用于将两PIN光电二极管的输出信号分别依次进行阻抗转换、放大后的信号输入一比较器，输出一TTL电平信号，然后将两路TTL电平信号通过一“与”单元进行逻辑“与”运算，得到一单路信号并输入整形电路进行整形后输入所述智能芯片；所述智能芯片，用于对所述放大调理电路输入的脉冲信号进行计数，并将一个计数周期内的计数结果发送给所述数据输出电路；
所述数据输出电路，用于将所述计数结果传输输出给远端的上位机。
2.如权利要求1所述的微型智能PIN二极管束损探测器，其特征在于，两所述PIN光电二极管的感光面相对贴在一起，相对的两感光面中间设有一铜箔。
3.如权利要求1或2所述的微型智能PIN二极管束损探测器，其特征在于，所述整形电路为单稳态触发器。
4.如权利要求1所述的微型智能PIN二极管束损探测器，其特征在于，所述数据输出电路通过现场总线或网络将所述计数结果传输给远端的上位机。
5.如权利要求1所述的微型智能PIN二极管束损探测器，其特征在于，所述智能芯片为单片机或FPGA。
6.如权利要求1所述的微型智能PIN二极管束损探测器，其特征在于，所述PIN光电二极管的型号为BPW34，其工作面积为3*3mm2。
7.如权利要求1所述的微型智能PIN二极管束损探测器，其特征在于，采用两通道单电源放大器对阻抗转换后的信号进行放大。
Priority Applications (1)
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| CN202121892865.5U CN215910651U (zh) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | 一种微型智能pin二极管束损探测器 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN215910651U true CN215910651U (zh) | 2022-02-25 |
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Family Applications (1)
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| CN202121892865.5U Active CN215910651U (zh) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | 一种微型智能pin二极管束损探测器 |
Country Status (1)
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2021
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