一种适用于聚变堆强核辐照环境的PXI平台抗辐射系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于聚变堆强核辐照环境的PXI平台抗辐射系统，包括有机箱，在机箱内部安装有背板，在背板上设有输入信号转接板卡槽位、输出信号转接板卡槽位、电源槽位和电子板卡槽位，在输入信号转接板卡槽位和输出信号转接板卡槽位内分别插接有输入信号转接板卡和输出信号转接板卡，在输入信号转接板卡和输出信号转接板卡上分别插接有输入信号连接器和输出信号连接器，电源槽位插接有电源连接器，电子板卡槽位为PXI/PXIe混合槽，电子板卡槽位内通过电子板卡连接器插接有电子板卡。本发明专利技术使系统可在强核辐照环境下正常工作；本发明专利技术具备抗电磁场功能，可同时在强磁场环境下工作，系统集成化程度高，系统可维护性和维护效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于聚变堆强核辐照环境的PXI平台抗辐射系统
本专利技术涉及核反应堆、加速器、中子源等强核辐照环境下需要快速人工维护或者远程机械手维护的集成化电子学
，尤其涉及一种适用于聚变堆强核辐照环境的PXI平台抗辐射系统。
技术介绍
在聚变堆和核裂变反应堆运行过程中，需要上百套测量诊断系统来实时监测装置的运行状态。在这些监测系统中很多系统会用到多通道的阵列探测器，相对应的电子学系统也会需要有多通道的并行处理，此时成百上千通道的电子学就需要高密度集成到一个或者几个机箱系统中，该机箱需要包括机械结构、供电、总线通讯、散热等功能。同时，由于测量信号非常微弱，第一级的前端电子学包括集成的前置放大器或者前端模拟处理电路都需要放置在较为靠近探测器的地方。在此环境中一般核辐照程度都比较高，例如在ITER装置聚变反应实验堆中，很多诊断的前端电子学放置位置在服役期内中子辐照注量都超过了2×1014n/cm2，γ累计辐照剂量超过2500Gy。另外，在聚变堆某些特殊场合，电子学放置位置磁场强度会超过0.2T。在这种环境使用的电子学插件还需要考虑维护人工维护的快捷便利性和远程机械手维护的兼容性。目前市场上没有在这种强辐射和强磁场环境下使用并方便维护的高集成度PXI平台机箱系统。
技术实现思路
本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种适用于聚变堆强核辐照环境的PXI平台抗辐射系统。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种适用于聚变堆强核辐照环境的PXI平台抗辐射系统，包括有机箱，在机箱内部安装有背板，在背板上设有输入信号转接板卡槽位、输出信号转接板卡槽位、电源槽位和电子板卡槽位，在输入信号转接板卡槽位和输出信号转接板卡槽位内分别插接有输入信号转接板卡和输出信号转接板卡，在输入信号转接板卡和输出信号转接板卡上分别插接有输入信号连接器和输出信号连接器，所述的电源槽位插接有电源连接器，所述的电子板卡槽位为PXI/PXIe混合槽，电子板卡槽位内通过电子板卡连接器插接有电子板卡。在机箱的正面设有电磁屏蔽挡板。所述的电子板卡槽位有10个。所述的输入信号连接器和输出信号连接器均为雷莫32芯直插拔式连接器，单个雷莫32芯直插拔式连接器可以传输16对差分信号，每个雷莫32芯直插拔式连接器对应一个电子板卡上的所有输入信号，有10个电子板卡槽位，就对应了10个32芯输入信号连接器，同理输出信号转接板卡也有10个32芯输出连接器。所述的电子板卡连接器包括有PXI用的J1、J4连接器和PXIe用的J3连接器。在机箱的背面设有电磁屏蔽波导窗。在所述的电子板卡的背面固定安装有导热板。在机箱的侧面设有风道，在机箱内部设有辅助风扇，所述的辅助风扇和风道所在的空间与电子板卡所在的空间是相互独立的。所述的抗辐射机箱系统的电子学板卡输入输出信号都设计在机箱的上方，通过雷莫32芯直插拔式连接器进行插接，单个连接器可以传输16对差分信号，做到了信号传输的高度集成。机箱最上面一张信号转接板卡为输入信号转接板卡，每个连接器对应下方一个电子学板卡上的所有输入信号。这样机箱系统有10个3UPXI槽位，就对应了10个32芯输入信号连接器。同理在输入信号转接板卡下面一张是输出转接板卡，也是10个32芯输出连接器。这样的设计可以做到信号及电子学板卡的插接稳定可靠，同时提高了系统的维护便捷性。当电路出现问题的时候，直接将有问题的3U导冷PXI板卡拔出更换即可，不需要对线缆进行插拔，整个操作在1分钟内即可完成。另外，在机箱放置的时候背部会面对强辐照入射方向，并在背部做了加厚屏蔽处理，而机箱正面作为维护操作面，不正对辐射入射方向，减小了辐射入射到机箱内部的概率，所有插接信号线缆、电源线缆和板卡的操作都在同一个平面完成，便于外部屏蔽机柜的开门设计。所述的抗辐射机箱系统的信号转接板卡采用PXI6U6HP的设计，在需要更换线缆及连接器种类的时候，只要插拔更换信号转接板卡即可，整个操作1分钟即可完成。对机箱系统和电子学板卡不进行任何更改就可以适应不同线缆和不同连接器的兼容需求，提高了整个机箱系统的适用范围。所述的抗辐射机箱系统采用导冷设计，板卡上的芯片工作散发的热量通过导冷板将热量输运到机箱的外壳上，同时低功耗辅助散热风扇通过抽风的形式加速空气对流将风道四周的热量导走，抗辐射电磁屏蔽波导窗在出风的同时屏蔽强电磁场。另外风道和电子学板卡的空间是相互独立的，这样增强了对电子学板卡的核防护和电磁防护。所述的抗辐射机箱系统的电子学板卡的信号传输均通过背部PXI和自定义的PXIe连接器将信号传输到背板上。板卡之间的信号传输通过背板的PXI总线协议实现，输入输出信号的传输通过背板传输到机箱上部的信号转接板，实现集成化的多通道信号传输。整个抗辐射机箱系统满负荷运行也仅仅需要插一根电源线、10根输入信号线和10根输出信号线。所述的抗辐射机箱系统集成化程度高，结构坚固可靠。在电路单卡16通道的条件下，整个机箱系统满载可以实现160通道的在强核辐照环境和强磁场环境下的信号处理。通过多种核辐射防护措施及测试，使得机箱系统可使用于强中子和强伽马混合辐照的环境中。其中，耐伽马辐照剂量累计可以达到500Gy，耐中子辐照量累计可达到1×1013n/cm2。本专利技术的优点是：本专利技术具备同时抗中子辐照（1013n/cm2）及抗γ辐照的能力（500Gy），使系统可在强核辐照环境下正常工作；本专利技术具备抗电磁场功能，可同时在强磁场环境下工作，系统集成化程度高，系统可维护性和维护效率高。附图说明图1为机箱正面结构图。图2为机箱背面结构图。图3为背板结构图。图4为背板和电子板卡装配结构图。具体实施方式如图1、2、3、4所示，一种适用于聚变堆强核辐照环境的PXI平台抗辐射系统，包括有机箱1，在机箱1内部安装有背板2，在背板2上设有输入信号转接板卡槽位3、输出信号转接板卡槽位4、电源槽位5和电子板卡槽位6，在输入信号转接板卡槽位3和输出信号转接板卡槽位4内分别插接有输入信号转接板卡7和输出信号转接板卡8，在输入信号转接板卡7和输出信号转接板卡8上分别插接有输入信号连接器9和输出信号连接器10，所述的电源槽位5插接有电源连接器11，所述的电子板卡槽位6为PXI/PXIe混合槽，电子板卡槽位6内通过电子板卡连接器插接有电子板卡12。在机箱1的正面设有电磁屏蔽挡板13。所述的电子板卡槽位6有10个。所述的输入信号连接器9和输出信号连接器10均为雷莫32芯直插拔式连接器，单个雷莫32芯直插拔式连接器可以传输16对差分信号，每个雷莫32芯直插拔式连接器对应一个电子板卡上的所有输入信号，有10个电子板卡槽位6，就对应了10个32芯输入信号连接器，同理输出信号转接板卡也有10个32芯输出连接器。所述的电子板卡连接器包括有PXI用的J1、J4连接器和PXIe用的J3连接器。在机箱1的背面设有电磁屏蔽波导窗14。在所述的电子板卡14的背面固定安装有导热板15。在机箱1的侧面设有风道，在机箱内部设有辅助风扇，所述的辅助风扇和风道所在的空间与电子板卡所在的空间是相互独立的。所述的PXI总线抗辐射机箱系统，可应用于聚变堆、裂变反应堆、散裂中子源、加速器、同步辐射装置、对撞机、强辐射源等核工业生产、运行和高能物理研究领域。如图1、图2所示，该机箱系统为电子学电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于聚变堆强核辐照环境的PXI平台抗辐射系统，其特征在于：包括有机箱，在机箱内部安装有背板，在背板上设有输入信号转接板卡槽位、输出信号转接板卡槽位、电源槽位和电子板卡槽位，在输入信号转接板卡槽位和输出信号转接板卡槽位内分别插接有输入信号转接板卡和输出信号转接板卡，在输入信号转接板卡和输出信号转接板卡上分别插接有输入信号连接器和输出信号连接器，所述的电源槽位插接有电源连接器，所述的电子板卡槽位为PXI/PXIe混合槽，电子板卡槽位内通过电子板卡连接器插接有电子板卡。

【技术特征摘要】
1.一种适用于聚变堆强核辐照环境的PXI平台抗辐射系统，其特征在于：包括有机箱，在机箱内部安装有背板，在背板上设有输入信号转接板卡槽位、输出信号转接板卡槽位、电源槽位和电子板卡槽位，在输入信号转接板卡槽位和输出信号转接板卡槽位内分别插接有输入信号转接板卡和输出信号转接板卡，在输入信号转接板卡和输出信号转接板卡上分别插接有输入信号连接器和输出信号连接器，所述的电源槽位插接有电源连接器，所述的电子板卡槽位为PXI/PXIe混合槽，电子板卡槽位内通过电子板卡连接器插接有电子板卡。2.根据权利要求1所述的一种适用于聚变堆强核辐照环境的PXI平台抗辐射系统，其特征在于：在机箱的正面设有电磁屏蔽挡板。3.根据权利要求1所述的一种适用于聚变堆强核辐照环境的PXI平台抗辐射系统，其特征在于：所述的电子板卡槽位有10个。4.根据权利要求3所述的一种适用于聚变堆强核辐照环境的PXI平台抗辐射系统，其特征在于：所述的输入信号连接器和输出信号连接器均为雷莫32...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹宏睿，赵金龙，牛璐莹，盛秀丽，陈开云，陈晔斌，胡立群，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34