多通道大功率脉冲氙灯放电监测装置，涉及电子测量技术领域。是为了在打靶试验时对脉冲氙灯放电过程进行监控的需求。该装置中：N个衰减网络的输入端分别作为N路脉冲氙灯放电信号的输入端，N个衰减网络的信号输出端分别与N个AD转换器的模拟信号输入端，N个AD转换器的数字信号端通过磁耦合隔离器分别与主控电路的N个电流采集信号端连接，主控电路的触发信号端用于接收外部的触发信号，主控电路通过网络接口及控制电路与上位机进行数据交互，存储器的信号端与主控电路的存储器信号端连接。本实用新型专利技术适用于打靶试验中对脉冲氙灯放电监测。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及电子测量
技术介绍
脉冲氙灯有连续光谱好、光强度大、发光效率高以及高寿命等特点，被广泛用于激光领域。在惯性约束核聚变的研究中，为了得到更高功率的输出激光，要求作为泵浦源的脉冲氙灯输入能量能够达到上万焦耳，并有比较高的辐射效率，从而辐射出更多的能量用以引发惯性约束核聚变。惯性约束聚变又称靶丸聚变，是实现受控热核聚变的一种途径，它依靠高功率的脉冲氙灯放电将电能转换为辐射能。为了能够得到巨大的辐射能量，通常需要上百路脉冲氙灯通过打靶试验同时放电提供辐射能量。脉冲氙灯放电过程是否正常，是打靶试验成功的关键。脉冲氙灯放电辐射出的能量使钕玻璃的原子跃迁到激发态，此时，激光从钕玻璃中经过，激光的能量就得到了放大。脉冲氙灯放电不正常，氙灯有发生爆炸的可能，一个氙灯的爆炸会将一个放大器内的其他几个氙灯损坏，同时损坏钕玻璃。一个氙灯的价格在万元左右，一个钕玻璃的价格在几十万。因为脉冲氙灯放电不正常造成氙灯和钕玻璃的损坏，造成了经济损失。基于以上情况，在打靶试验过程中，对脉冲氙灯放电过程的监测十分重要，因此就需要脉冲氙灯放电监测装置来实现对脉冲氙灯放电过程的监测。
技术实现思路
本技术是为了在打靶试验时对脉冲氙灯放电过程进行监控的需求，从而提出了一种多通道大功率脉冲氙灯放电监测装置。多通道大功率脉冲氙灯放电监测装置，它包括N个衰减网络1、N个AD转换器2、磁耦合隔离器3、主控电路4、存储器5、网络接口及控制电路6和上位机7；N为正整数；N个衰减网络1的输入端分别作为N路脉冲氙灯放电信号的输入端，N个衰减网络1的信号输出端分别与N个AD转换器2的模拟信号输入端，N个AD转换器2的数字信号端通过磁耦合隔离器3分别与主控电路4的N个串行信号输入端连接，主控电路4的触发信号端用于接收外部的触发信号，主控电路4通过网络接口及控制电路6与上位机7进行数据交互，存储器5的信号端与主控电路4的存储器信号端连接。每个AD转换器2均为16位的模数转换芯片AD7671。主控电路4为FPGA。主控电路4包括N个串并转换电路41、通道选择器42、控制器43、地址计数器44和命令选择器45；所述N个串并转换电路41的串行信号端分别用于接收来自磁耦合隔离器3的N路数字信号；所述N个串并转换电路41的并行信号端分别与通道选择器42的N路信号输入端连接；所述通道选择器42的信号输出端同时与存储器5和信号端和控制器43的通道选择信号输入端连接；控制器43的通道选择控制信号输出端与通道选择器42的通道选择控制信号输入端连接；控制器43的地址计数信号输出端与地址计数器44的地址计数信号输入端连接；所述地址计数器44的地址计数信号输出端与存储器5的地址存储信号端连接；所述控制器43的数据信号输出端与网络接口及控制电路6的数据信号输入端连接；所述网络接口及控制电路6的命令信号输出端与命令选择器45的命令信号输入端连接；所述命令选择器45的命令信号输出端与控制器43的命令信号输入端连接；所述控制器43的触发信号输入端用于接收外部的触发信号。主控电路4内部设置有时钟电路，所述时钟电路包括数字锁相环倍频器和分频器；所述数字锁相环倍频器的输入端接收来自20M晶振发出的信号，所述数字锁相环倍频器的输出端与分频器的输入端连接，所述分频率器的五个输出端用于给N个AD转换器2、N个串并转换电路41、存储器5的数据存入、存储器5的数据读取和通道选择提供时钟信号。本技术获得的有益效果：(1)、采用16比特高速ADC，提高了数据采集精度、大大缩短了脉冲氙灯放电信号重构的时间，降低了功耗、减小了器件成本。(2)、每个通道采用独立的信号调理电路和模数转换电路，实现了多通道同步采样。即使一路监测通道出现故障也不会影响其他通道的正常工作。(3)、使用网络通信的方式，不仅提高与上位机通信速度，而且装置间可以无限扩展。(4)、模拟通道与数字控制电路之间使用磁耦合隔离器件，降低了强电场、强磁场环境对监测装置的影响。(5)、本装置的输入电压范围是±50V，可输入电压范围更广。本技术充分适应了在打靶试验时对脉冲氙灯放电过程进行监控的需求。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是AD7671的输出时序的结构示意图；图3是时钟产生电路结构示意图；图4是控制逻辑电路示意图；图5是存储器存流程示意图；图6是网络通信结构示意图；图7是多装置组成的网络结构图。具体实施方式具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的多通道大功率脉冲氙灯放电监测装置，多通道大功率脉冲氙灯放电监测装置，该装置包括N个衰减网络1、N个AD转换器2、磁耦合隔离器3、基于FPGA的主控电路4、存储器5和网络接口及控制电路6；N为正整数；N个衰减网络1的输入端分别作为N路脉冲氙灯放电信号的输入端，N个衰减网络1的信号输出端分别与N个AD转换器2的模拟信号输入端，N个AD转换器2的数字信号端通过磁耦合隔离器3同时与主控电路4的N个串行信号输入端连接，主控电路4的触发信号端用于接收外部的触发信号，主控电路4通过网络接口及控制电路6与上位机7进行数据交互，存储器5的信号端与主控电路4的存储器信号端连接。本技术的工作过程如下：脉冲氙灯放电过程中产生的信号经过模拟电路部分先衰减5倍，衰减后的信号经过高速AD转换器以及磁耦合隔离器件被转换为数字信号送入可编程门阵列FPGA中，在可编程门阵列FPGA的控制下，将AD转换器采集的数据存储到外部存储器中。上位机通过网络模块使用TCP/IP网络协议发送“开始采集”的命令给控制器，控制器接收到此命令控制可编程门阵列FPGA将存储在外部存储器中的数据发送给控制器。最后，控制器通过网络协议将接收的数据发送到上位机，上位机通过这些数据将信号显示出来。原理：1、衰减网络、AD转换以及磁耦合隔离脉冲氙灯放电过程中产生的能量非常高，通常经过互感器转化为介于±50V的信号才可进行下一步处理。则如图2中的衰减网络利用运放同相端电阻分压的方式将输入介于±50V的信号减小为原来的五分之一，通过AD转换将模拟量转换成数字量，再通过磁耦合隔离电路将转换的数字信号传入主控电路。本技术使用的是16位的模数转换芯片AD7671，它的特点是：模拟输入电压范围大、低功耗、极高采样速率、串并行两种输出方式。图2为AD7671的工作时序：转换信号由CNVST启动，启动开始便无法重新开始或终止，它有两种数据读取模式：第一种是数据转换完成后读取转换完成的数据，第二种是在本次数据转换完成后读取上一次转换完成的数据，图2所示的时序图为第二种形式的数据采集方式，即当收到采集信号的指令后，检测电路检测到未开始信号。当数据吞吐达到忙碌信号置为高电平，芯片开始读取上一数据传输过程的数据。根据资料，如果是采用第二种方式进行数据读取，需要将读取数据的信号放置于低电平时序的前半段，这样可以避免模拟电路与数字接口之间电压瞬间变化发生馈通。2、主控电路本技术中，主控电路是利用可编程逻辑门阵列FPGA中数量庞大的LE(逻辑单元)和LAB(逻辑阵列模块)，搭建复杂的时钟产生和控制逻辑电路，完成对AD转换的数据存储、数据读取、数据传输等一系列复杂的工作。(1)时钟产生电路图3为脉冲氙灯放电监测装置时钟产生电路，本文档来自技高网...
【技术保护点】
多通道大功率脉冲氙灯放电监测装置，其特征是：它包括N个衰减网络(1)、N个AD转换器(2)、磁耦合隔离器(3)、主控电路(4)、存储器(5)、网络接口及控制电路(6)和上位机(7)；N为正整数；N个衰减网络(1)的输入端分别作为N路脉冲氙灯放电信号的输入端，N个衰减网络(1)的信号输出端分别与N个AD转换器(2)的模拟信号输入端，N个AD转换器(2)的数字信号端通过磁耦合隔离器(3)分别与主控电路(4)的N个串行信号输入端连接，主控电路(4)的触发信号端用于接收外部的触发信号，主控电路(4)通过网络接口及控制电路(6)与上位机(7)进行数据交互，存储器(5)的信号端与主控电路(4)的存储器信号端连接。
【技术特征摘要】
1.多通道大功率脉冲氙灯放电监测装置，其特征是：它包括N个衰减网络(1)、N个AD转换器(2)、磁耦合隔离器(3)、主控电路(4)、存储器(5)、网络接口及控制电路(6)和上位机(7)；N为正整数；N个衰减网络(1)的输入端分别作为N路脉冲氙灯放电信号的输入端，N个衰减网络(1)的信号输出端分别与N个AD转换器(2)的模拟信号输入端，N个AD转换器(2)的数字信号端通过磁耦合隔离器(3)分别与主控电路(4)的N个串行信号输入端连接，主控电路(4)的触发信号端用于接收外部的触发信号，主控电路(4)通过网络接口及控制电路(6)与上位机(7)进行数据交互，存储器(5)的信号端与主控电路(4)的存储器信号端连接。2.根据权利要求1所述的多通道大功率脉冲氙灯放电监测装置，其特征在于每个AD转换器(2)均为16位的模数转换芯片AD7671。3.根据权利要求1所述的多通道大功率脉冲氙灯放电监测装置，其特征在于主控电路(4)为FPGA。4.根据权利要求1、2或3所述的多通道大功率脉冲氙灯放电监测装置，其特征在于主控电路(4)包括N个串并转换电路(41)、通道选择器(42)、控制器(43)、地址计数器(44)和命令选择器(45)；所述N个串并转换电路(41)的串行信号端分别用于接收来自磁耦合隔离器(3)的N路数字信号；所述N个...
【专利技术属性】
技术研发人员：盖建新，李洋，董凯，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江;23
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。