一种大功率回旋器件工作状态精准检测系统及方法

摘要

本发明公开了一种大功率回旋器件工作状态精准检测系统及方法，属于弧光检测技术领域，解决了传统技术中无法提前预判可能出现的打火情况的技术问题，其包括弧光检测模块：用于采集发生弧光时所产生的光信号；反波检测模块：用于采集发生弧光前产生的驻波信号；主控板：用于处理上述采集到的驻波信号和光信号；锁联输出模块：用于发出联锁信号并关闭高压电源；光纤同步模块：用于无光信号或驻波信号产生时，输出用于导通高压电源的同步信号，实现了能够提前检测到打火情况的技术效果。

权利要求

1.一种大功率回旋器件工作状态精准检测系统，其特征在于，包括：弧光检测模块：用于采集发生弧光时所产生的光信号；

反波检测模块：用于采集发生弧光前产生的驻波信号；

主控板：用于处理上述采集到的驻波信号和光信号；

锁联输出模块：当监测到光信号或驻波信号时，发出联锁信号并关闭高压电源；

光纤同步模块：用于无光信号或驻波信号产生时，输出用于导通高压电源的同步信号；

所述弧光检测模块包括光敏传感器，所述光敏传感器依次连接有第一放大器、第一比较器，所述第一比较器通过电路连接所述主控板；

所述反波检测模块包括检波传感器，所述检波传感器一次连接有第二放大器、第二比较器，所述第二比较器通过电路连接所述主控板。

2.根据权利要求1所述的大功率回旋器件工作状态精准检测系统，其特征在于，所述主控板信号连接有网络通讯模块，所述网络通讯模块信号连接有控制端。

3.根据权利要求1所述的大功率回旋器件工作状态精准检测系统，其特征在于，所述主控板电性连接有电源滤波器和开关电源。

4.根据权利要求1所述的大功率回旋器件工作状态精准检测系统，其特征在于，所述高压电源和主控板均信号连接有光纤交换机，所述光纤交换机信号连接有上位机，所述光纤交换机用于实现所述高压电源、主控板和上位机之间的信息流通。

5.根据权利要求1所述的大功率回旋器件工作状态精准检测系统，其特征在于，所述主控板为MCU微型控制单元。

6.一种应用权利要求1‑5任一权利要求所述的大功率回旋器件工作状态精准检测系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：启动检测系统，选择电源为脉冲模式或直流模式；

S2：弧光检测模块进行弧光检测，并将检测结果传输至主控板；

S3：在进行弧光检测的同时，反波检测模块进行驻波检测，并将检测结果传输至主控板；

S4：主控板接收S2和S3中产生的检测结果，如果检测结果为无弧光或驻波产生，则光纤同步模块持续输出同步信号，高压电源正常工作；

如果有弧光或驻波产生，则光纤同步模块不输出同步信号，且联锁输出模块输出联锁信号，关断高压电源，对回旋器件形成保护。

7.根据权利要求6所述的大功率回旋器件工作状态精准检测方法，其特征在于，所述步骤S3的具体步骤为：步骤S31：设置基准差设置值x；

步骤S32：设置基准值更新速度为y次/秒；

步骤S33：通过光敏传感器检测得到光电采样值Vout；

步骤S34：计算动态基准值REF=Vout+x；

步骤S35：得出检测结果，如果当前Vout值大于上次计算得到的动态基准值REF，则判断为有弧光产生，如果当前Vout值小于或等于上次计算得到的动态基准值REF，则判断无弧光产生。

8.根据权利要求7所述的大功率回旋器件工作状态精准检测方法，其特征在于，所述更新速度为100次/秒。

说明书

一种大功率回旋器件工作状态精准检测系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及弧光检测技术领域，具体涉及大功率回旋器件工作状态精准检测系统及方法。

背景技术

[0002] 回旋行波管是一种非常重要的高功率毫米波器件，有宽频带、高功率和高增益等优点，在毫米波雷达、通讯及电子对抗、微波武器等领域有着广泛的应用前景。大功率发射机通常工作在高电压、大电流下。在高压强流强磁的背景噪声下，高功率毫米波发射机系统稳定工作状态难控、易扰，器件工作状态提取难。大功率发射机必须通过高能状态下的“老练”过程去除“打火尖端”才能实现其可靠工作，在“老练”过程必然出现强流放电，在极短的时间内，释放高能量（数千焦耳），如何控制“打火”过程实现高效“老练”是器件稳定工作的另一难题。

[0003] 在传统技术中，自动化测试系统需要根据以往的经验，设置合理的阈值，通过实时采集器件的参数，判断是否超过该阈值，当超过阈值时则认为器件出现打火异常，并进行处理，无法提前预判可能出现的打火情况，存在较大的安全隐患。

发明内容

[0004] 针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种大功率回旋器件工作状态精准检测系统及方法，解决了现有技术中无法提前预判打火现象的技术问题

[0005] 为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

[0006] 一方面，一种大功率回旋器件工作状态精准检测系统，包括：

[0007] 弧光检测模块：用于采集发生弧光时所产生的光信号；

[0008] 反波检测模块：用于采集发生弧光前产生的驻波信号；

[0009] 主控板：用于处理上述采集到的驻波信号和光信号；

[0010] 锁联输出模块：用于发出联锁信号并关闭高压电源；

[0011] 光纤同步模块：用于无光信号或驻波信号产生时，输出用于导通高压电源的同步信号。

[0012] 采用上述方案，其中弧光检测模块和反波检测模块分别对应弧光产生的时刻和弧光产生之前发出驻波的时刻，在弧光产生时，即发生打火现象，弧光检测模块能够检测到该弧光的产生，并将该检测数据传输至主控板；反波检测模块可检测到弧光发生前所辐射的驻波，即可在打火现象发生之前即可预判该打火事件，并将检测数据传输给主控板，通过该种方案，解决了传统技术中无法预判打火事件的技术缺陷，提高了回旋器件在工作中的安全性。

[0013] 主控板信号连接有网络通讯模块，网络通讯模块信号连接有控制端。

[0014] 采用上述方案，可通过控制端监测回旋器件的工作状态，并通过控制端进行对本系统的远程控制和参数设定，实现了本装置的远程控制和监控。

[0015] 弧光检测模块包括光敏传感器，光敏传感器依次连接有第一放大器、第一比较器、第一比较器通过电路连接主控板。

[0016] 采用上述方案，其中第一放大器用于构成有源滤波电路，可有效抑制干扰，提高检测精度。

[0017] 反波检测模块包括检波传感器，检波传感器一次连接有第二放大器、第二比较器、第二逻辑电路，第二逻辑电路连接主控板。

[0018] 主控板电性连接有电源滤波器和开关电源。

[0019] 采用上述方案，其中电源滤波器采用同步滤波，可有效抑制调制器开关干扰造成的误保护，同时也减小了滤波时间，提高了检测灵敏度及反应时间，使设备在识别微波打火到发出关断高压电源信号最短时间小于5us。

[0020] 高压电源和主控板均信号连接有光纤交换机，光纤交换机信号连接有上位机，光纤交换机用于实现高压电源、主控板和上位机之间的信息流通。

[0021] 采用上述方案，能够通过光纤交换机将本系统中的高压电源、主控板、上位机之间形成局域网络，并实现信息互通。

[0022] 控制板为MCU微型控制单元。

[0023] 另一方面，一种大功率回旋器件工作状态精准检测方法，包括以下步骤：

[0024] S1：启动检测系统，选择电源为脉冲模式或直流模式；

[0025] S2：弧光检测模块进行弧光检测，并将检测结果传输至主控板；

[0026] S3：在进行弧光检测的同时，反波检测模块进行驻波检测，并将检测结果传输至主控板；

[0027] S4：主控板接收S2和S3中产生的检测结果，如果检测结果为无弧光或驻波产生，则光纤同步模块持续输出同步信号，高压电源正常工作；

[0028] 如果有弧光或驻波产生，则光纤同步模块不输出同步信号，且联锁输出模块输出联锁信号，关断高压电源，对回旋器件形成保护。

[0029] 采用上述方案，其中通过弧光检测模块和反波检测模块能够进行从弧光发生前辐射驻波到产生弧光发出光信号的全程监测，从而实现对打火现象的预判，提前关断高压电源，以保证回旋器件的使用安全。

[0030] 步骤S3的具体步骤为：

[0031] 步骤S31：设置基准差设置值x；

[0032] 步骤S32：设置基准值更新速度为y次/秒，优选更新速度为100次/秒；

[0033] 步骤S33：通过光敏传感器检测得到光电采样值Vout；

[0034] 步骤S34：计算动态基准值REF=Vout+x

[0035] 步骤S35：得出检测结果，如果当前Vout值大于上次计算得到的动态基准值REF，则判断为有弧光产生，如果当前Vout值小于或等于上次计算得到的动态基准值REF，则判断无弧光产生。

[0036] 采用上述方案，能够实现保护门限的动态调整，针对不同微波功率及不同灯丝电流下，背景光强度缓慢变化时，设备能够自动调节保护阈值，既能使设备工作在高度灵敏度灵敏检测的状态，也不易产生误保护，而且免去了频繁手动调节基准阈值的操作，使用更加方便。

附图说明

[0037] 图1为本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

[0038] 下面对本发明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发明，但应该清楚，本发明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发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

[0039] 实施例一：如图1所示，本实施例中提供了一种能够检测弧光的检测系统，具体使用场景为大功率回旋器件的打火状态的检测，其包括：

[0040] 弧光检测模块：用于采集发生弧光时所产生的光信号；

[0041] 反波检测模块：用于采集发生弧光前产生的驻波信号；

[0042] 主控板：用于处理上述采集到的驻波信号和光信号；

[0043] 锁联输出模块：用于发出联锁信号并关闭高压电源；

[0044] 光纤同步模块：用于无光信号或驻波信号产生时，输出用于导通高压电源的同步信号。

[0045] 其中弧光检测模块用于检测回旋器件中产生弧光的光信号进行检测，并将该光信号转换为电信号，传输至主控板后即可判断为产生弧光，其中弧光检测模块主要用于对产生弧光后的紧急断电，以形成对回旋器件的保护，该模块的具体结构后续将详述；其中反波检测模块能够检测到弧光发生之前所辐射的驻波，通过该种方式，能够在弧光发生之前预判该情况，并及时将检测结果发送至主控板，并关断高压电源形成对回旋器件的保护。通过该种对于弧光的发生前与发生时的双重检测保险，能够增加回旋器件的使用安全性。

[0046] 如前文所述，在检测到有弧光光信号或驻波产生时，则关断高压电源，具体通过上述连锁输出模块实现，当产生光信号或驻波时，连锁输出模块向高压电源输出5v的电信号输出，此时关断高压电源，需要注意的是，本处通过联锁输出模块实现断闸为本领域技术人员的通用手段，故该电路在本处不进行详述。同时，网络通讯模块读取系统异常工作的状态为：打火状态。当本系统处于打火状态时，光纤同步模块不发送输出同步信号。

[0047] 在本系统处于正常工作状态时，光纤同步模块向高压电源发送与输入同步信号同步的输出同步信号，且连锁输出模块不输出电信号，使高压电源正常工作。

[0048] 为实现对系统的远程控制和监控，在主控板信号连接有网络通讯模块，网络通讯模块信号连接有控制端。使用人员通过控制端即可对本系统的各检测参数和设备运行状态进行监控，其中控制端在本实施例中为电脑。

[0049] 上述弧光检测模块与反波检测模块的具体结构为：

[0050] 弧光检测模块包括光敏传感器，光敏传感器依次连接有第一放大器、第一比较器、第一比较器通过电路连接主控板。

[0051] 反波检测模块包括检波传感器，检波传感器依次连接有第二放大器、第二比较器通过电路连接主控板。

[0052] 其中主控板的电源模块为：

[0053] 主控板电性连接有电源滤波器和开关电源。在上述方案中，将22V电压通过电源滤波器进行滤波，即开关电源为24V直流电压，并为主控板和各个工作模块提供工作电源，其中电源开关为脉冲宽度调制器，主要有取样器、比较器、振荡器、脉宽调制器、基准电压电路构成，用于调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的效果。

[0054] 进一步地，高压电源和主控板均信号连接有光纤交换机，光纤交换机信号连接有上位机，光纤交换机用于实现高压电源、主控板和上位机之间的信息流通。其中光纤交换机能够实现上述远程控制及监控的技术效果。

[0055] 实施例二：

[0056] 在本实施例中，使用实施例一中的检测系统，提供了一种能够检测回旋器件弧光的方法，其具体为：

[0057] 一种大功率回旋器件工作状态精准检测方法，包括以下步骤：

[0058] S1：启动检测系统，选择电源为脉冲模式或直流模式；

[0059] S2：弧光检测模块进行弧光检测，并将检测结果传输至主控板；

[0060] S3：在进行弧光检测的同时，反波检测模块进行驻波检测，并将检测结果传输至主控板；

[0061] S4：主控板接收S2和S3中产生的检测结果，如果检测结果为无弧光或驻波产生，则光纤同步模块持续输出同步信号，高压电源正常工作；

[0062] 如果有弧光或驻波产生，则光纤同步模块不输出同步信号，且联锁输出模块输出联锁信号，关断高压电源，对回旋器件形成保护。

[0063] 在上述方案中，通过对弧光光信号和驻波的检测，能够将检测数据传输至主控板，并通过主控板控制光纤同步模块和联锁输出模块进行对高压电源的通路或短路处理。通过该种方法，能够实现对弧光的实时监测，并在弧光发生前和发生时刻及时关断高压电源，从而实现对回旋器件的保护。

[0064] 其中针对不同微波功率及不同灯丝电流下，背景强光变化的情况下，本实施例提供了一种能够自动调节保护阈值的方案，其具体为：

[0065] 步骤S3的具体步骤为：

[0066] 步骤S31：设置基准差设置值x；

[0067] 步骤S32：设置基准值更新速度为y次/秒；

[0068] 步骤S33：通过光敏传感器检测得到光电采样值Vout；

[0069] 步骤S34：计算动态基准值REF=Vout+x；

[0070] 步骤S35：得出检测结果，如果当前Vout值大于上次计算得到的动态基准值REF，则判断为有弧光产生，如果当前Vout值小于或等于上次计算得到的动态基准值REF，则判断无弧光产生。

[0071] 在本实施例中，为方便理解，使上述基准值更新速度设置为100次/秒，即在一秒中基准值更新100次，并实时计算上述公式REF=Vout+x，如果在某一时刻中，所监测到的Vout值大于上一时刻的REF值，说明该时刻的光信号产生具有增加趋势，在该种趋势下，判断为有弧光产生，此时，主控板得到弧光检测模块的检测结果，并控制光纤同步模块不再发送输出同步模块，且使联锁输出模块通过电路发送5v的电信号，控制高压电源关断，对回旋器件形成保护。在上述方案中，监测得到的光电采样值Vout通过与实时更新的动态基准值REF进行对比，能够实现对弧光的准确监测，且上述动态基准值REF的数值是通过公式REF=Vout+x实时更新的，能够适应背景强光的变化，为是否有弧光产生提供动态对比数值，其中基准差设置值x为使用者在使用本系统前提前根据背景光强度提前设定，通过上述方案，能够增强系统的抗干扰性能，并提高数值监测的准确性。