[發明專利]一種多路高壓脈沖監測裝置

在審

• 申請號: 201711105142.4
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107765101A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 王博;趙衛;白永林;朱炳利;陳震;曹偉偉;緱永勝;白曉紅;秦君軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01R29/02
• 分類號: G01R29/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 胡樂

技術領域

本發明屬于高功率脈沖技術領域，涉及一種多路高壓脈沖監測電路。

背景技術

對于使用高壓脈沖源的裝置，傳統的高壓脈沖監測是通過連接不同衰減倍數的高帶寬、大功率衰減器，進行衰減后送入高帶寬示波器進行記錄。這種方案的缺點是：多路高壓脈沖需要多個衰減器，造成體積龐大，難以觀測脈沖到來的相對時刻，尤其是當待監測信號多于4路，現有的單臺示波器不能滿足所要記錄的通道數，多臺示波器又會引入時間上的不確定性。

因此，迫切需要設計一種簡單可靠、集成度高、具有多路高壓脈沖監測功能的裝置。

發明內容

為克服現有多臺示波器和多路功率衰減器實現脈沖監測導致的體積龐大、費用高額和相對時刻難以確定的缺點，本發明提出一種高集成度、簡單方便的多路高壓脈沖監測裝置。

本發明的解決方案如下：

該多路高壓脈沖監測裝置，包括對應于每一路高壓脈沖單獨設置的信號衰減延遲電路，各個信號衰減延遲電路的輸出接入同一監測終端；各路信號衰減延遲電路根據需求的衰減倍數和系統阻抗，配置相應的電阻網絡，并通過設置不同的延遲線使得各路高壓脈沖在時間上有序錯開、依次進入監測終端。

基于以上方案，本發明還進一步作了如下優化：

延遲線的選擇根據脈沖的寬度確定。為了達到可觀測的脈沖，延遲線長度選擇為脈沖時間寬度的3-5倍對應的傳輸電纜的長度。

每路信號衰減延遲電路中還設置有單獨的隔直電容，隔直電容的值根據相應的高壓脈沖帶寬確定。

每路信號衰減延遲電路中，沿高壓脈沖輸入方向，依次為延遲線、隔直電容、電阻網絡。

多路信號衰減延遲電路整體在PCB上為中心對稱結構，監測終端即位于中心處；多路信號衰減延遲電路中，相同功能的節點(主要指電容、電阻節點，而不包括延遲線)布線長度、寬度相同。

對于每一路信號衰減延遲電路，電阻網絡包括串聯于隔直電容與監測終端之間的第一電阻和兩個支路電阻，兩個支路電阻的一端共接所述第一電阻與隔直電容之間的結點，兩個支路電阻的另一端分別與相鄰路信號衰減延遲電路中相應的支路電阻連接從而多個電阻網絡的支路電阻整體連成閉合回路，且閉合連接點均接地。

進一步的，各路信號衰減延遲電路的電阻網絡對“地”的等效電路完全相同。

本發明具有以下有益效果：

本發明將高壓脈沖按照設定的幅度比例衰減為低壓脈沖，并將多路脈沖于不同時間延遲后合并為一路輸出，各路之間通過引入精密延遲，將其分開。

本發明可以實現不同阻抗、不同脈沖寬度的多路高壓脈沖監測。經本發明的擴展，可以適用于各類多路、多阻抗高壓脈沖的監測，可廣泛應用于條紋相機、分幅相、X射線管等領域。

附圖說明

圖1為本發明的原理示意圖。

圖2為整體電阻網絡的等效電路示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，輸入的高壓脈沖分別從“輸入脈沖1”、“輸入脈沖2”…等口進入系統，經過不同的延遲線，在時間上錯開，延遲線的選擇根據脈沖的寬度決定，一般為了達到可觀測的脈沖，延遲線長度選擇為脈沖時間寬度的3-5倍對應的傳輸電纜的長度。其中C1、C2…是為了隔離外來直流信號，避免對終端示波器的損壞，C1、C2…的值根據脈沖的帶寬計算求得。根據需求的衰減倍數和系統阻抗，計算每路輸入脈沖周圍匹配的電阻值。經延遲、匹配、衰減后的多路脈沖匯聚于中心進行輸入。整個電路的PCB布板設計為中心對稱結構，各相同功能節點布線長度、寬度相同，以保障時間的嚴格統一。

對于典型的50歐姆4路監測網絡：輸入脈沖1對“地”的等效電路如圖2所示，輸入脈沖2、輸入脈沖3、輸入脈沖4與輸出脈沖1對“地”的等效電路完全相同。例如，可選擇R21＝R22＝R23＝R24＝R25＝R26＝R27＝R28＝130歐姆，R11＝R12＝R13＝R14＝200歐姆，則等效電阻約為50歐姆，滿足阻抗匹配。