一种用于脉冲电源的高电压检测装置的制作方法

本公开涉及高电压检测，具体而言，涉及一种用于脉冲电源的高电压检测装置。

背景技术：

1、脉冲功率技术以高电压、高功率、强脉冲、大电流为特点，在高新技术、国防科研、工业制造、医疗、环境工程等多个领域有着极其广泛的应用。目前，电磁发射、激光武器等新概念武器已成为了脉冲功率技术在军事领域研究的重点。脉冲功率源系统由于结构复杂、模块与模块之间的电磁干扰较强，电压检测的准确性决定了系统工作的可靠性和精度。

2、为满足大系统工作状态监测，往往存在同时测量多组高压信号的情况，由于模块与模块之间、测试点对地的空间距离较远，传统测试方法需要使用很长的高压引线实现连接，在高电压、强磁场的工作环境下，电压检测受电磁干扰十分严重。

3、现阶段常用的高压信号测试方法主要通过高压探头配合示波器/万用表的形式，测试时将高压探头连接到所测点的正极和负极，不同高压探头有不同的衰减比，将高压信号衰减后接入示波器、万用表进行高电压信号检测。但用于测量高压的高压探头往往价格较高，且体积固定；当需要较远距离测量时，传输线缆会受到高压电磁信号干扰，导致检测精度不高，影响电压检测的准确性。

4、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种用于脉冲电源的高电压检测装置，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

2、本发明提供一种用于脉冲电源的高电压检测装置，包括高压发送电路、高压接收电路和检测装置；

3、所述高压发送电路与待测设备的电源输出端连接，用于将待测设备的高压信号降压以及电压-频率-光信号转换后将光信号发送至所述高压接收电路；

4、所述高压接收电路与所述高压发送电路之间通过光纤连接，用于将所述高压发送电路输出的光信号经过光-频率-电压转换后将电压信号发送至所述检测装置；

5、所述检测装置，用于根据所述高压接收电路输出的电压信号计算待测设备的输出电压。

6、进一步，所述高压发送电路邻近所述待测设备设置，所述高压接收电路通过光纤远离所述待测设备设置。

7、进一步，所述高压发送电路包括降压子电路、信号转换模块和光发射模块；

8、所述降压子电路，用于将所述待测设备的高压信号降压后发送至所述信号转换模块；

9、所述信号转换模块，用于将降压后的电压信号转换为频率信号；

10、所述光发射模块，用于将所述频率信号转换为光信号进行输出。

11、进一步，所述高压接收电路包括光接收模块和信号转换模块；

12、所述光接收模块，用于接收所述高压发送电路输出的光信号并转换为频率信号；

13、所述信号转换模块，用于将所述光接收模块转换后的频率信号转换为电压信号进行输出。

14、进一步，所述降压子电路包括高压臂电阻r1、低压臂电阻r2、电容c1、电容c2、稳压管z1和输出电阻r3；所述信号转换模块包括信号转换芯片和外围电路；所述信号转换芯片的输入端与所述降压子电路的输出电阻相连，所述信号转换芯片的输出端与所述光发射模块相连。

15、进一步，所述信号转换模块包括信号转换芯片和外围电路；所述信号转换芯片的输入端与所述光接收模块相连，所述信号转换芯片的输出端与所述检测装置相连并向所述检测装置输出电压信号。

16、进一步，所述信号转换芯片的输出端输出的频率fout与所述信号转换芯片的输入端输入的电压vin满足以下关系：

17、

18、其中，r6、r8、r9、rtl为所述外围电路的电阻，ctl为所述外围电路的电容。

19、进一步，所述信号转换芯片的输入端输入的频率fin与所述信号转换芯片的输出端输出的电压vout满足以下关系：

20、

21、其中，rt2、rl1、r17、r18为所述外围电路的电阻，ct2为所述外围电路的电容。

22、进一步，所述外围电路包括电阻r4、r5、r6、r7、r8、r9、rt1和电容c4、ct1，其中信号转换芯片的引脚1与引脚6相连，作为芯片内部输入比较器的输入负极，电阻r4一端与15v正极相连，另一端与地相连，通过电阻r5、r7一起调节产生输入到引脚1、引脚6的电压，电容c4用于储存电荷，电阻r6用于泄放电荷；芯片的引脚2相连的电阻r8、可调电阻r9用于进行阻容匹配；芯片的引脚5相连的ct1、rt1用于控制芯片内部开关电流源的开关周期。

23、进一步，所述外围电路包括电阻r15、r16、r17、r18、rt2和电容ct2，信号转换芯片的引脚2与电阻r17、r18相连，用于进行阻容匹配；信号转换芯片的引脚3、4接地；芯片的引脚5与电阻rt2和电容ct2相连，用于控制芯片内部开关电流源的开关周期；芯片的引脚8接15v电源，芯片的引脚7与电阻r15、r16相连，用于将15v电压分压作为引脚7的输入。

24、本发明通过高压发送电路和高压接收电路将待测设备的高压信号经过信号转换和处理后发送至检测设备进行远距离传输和检测，可以避免所测量高压信号被电磁信号的干扰，同时可以避免人员因信号测量线路传输高电压而受到高压伤害。

25、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

技术特征：

1.一种用于脉冲电源的高电压检测装置，其特征在于，包括高压发送电路、高压接收电路和检测装置；

2.如权利要求1所述的高电压检测装置，其特征在于，所述高压发送电路邻近所述待测设备设置，所述高压接收电路通过光纤远离所述待测设备设置。

3.如权利要求2所述的高电压检测装置，其特征在于，所述高压发送电路包括降压子电路、信号转换模块和光发射模块；

4.如权利要求2所述的高电压检测装置，其特征在于，所述高压接收电路包括光接收模块和信号转换模块；

5.如权利要求3所述的高电压检测装置，其特征在于，所述降压子电路包括高压臂电阻r1、低压臂电阻r2、电容c1、电容c2、稳压管z1和输出电阻r3；所述信号转换模块包括信号转换芯片和外围电路；所述信号转换芯片的输入端与所述降压子电路的输出电阻相连，所述信号转换芯片的输出端与所述光发射模块相连。

6.如权利要求4所述的高电压检测装置，其特征在于，所述信号转换模块包括信号转换芯片和外围电路；所述信号转换芯片的输入端与所述光接收模块相连，所述信号转换芯片的输出端与所述检测装置相连并向所述检测装置输出电压信号。

7.如权利要求5所述的高电压检测装置，其特征在于，所述信号转换芯片的输出端输出的频率fout与所述信号转换芯片的输入端输入的电压vin满足以下关系：

8.如权利要求6所述的高电压检测装置，其特征在于，所述信号转换芯片的输入端输入的频率fin与所述信号转换芯片的输出端输出的电压vout满足以下关系：

9.如权利要求5所述的高电压检测装置，其特征在于，所述外围电路包括电阻r4、r5、r6、r7、r8、r9、rt1和电容c4、ct1，其中信号转换芯片的引脚1与引脚6相连，作为芯片内部输入比较器的输入负极，电阻r4一端与15v正极相连，另一端与地相连，通过电阻r5、r7一起调节产生输入到引脚1、引脚6的电压，电容c4用于储存电荷，电阻r6用于泄放电荷；芯片的引脚2相连的电阻r8、可调电阻r9用于进行阻容匹配；芯片的引脚5相连的ct1、rt1用于控制芯片内部开关电流源的开关周期。

10.如权利要求6所述的高电压检测装置，其特征在于，所述外围电路包括电阻r15、r16、r17、r18、rt2和电容ct2，信号转换芯片的引脚2与电阻r17、r18相连，用于进行阻容匹配；信号转换芯片的引脚3、4接地；芯片的引脚5与电阻rt2和电容ct2相连，用于控制芯片内部开关电流源的开关周期；芯片的引脚8接15v电源，芯片的引脚7与电阻r15、r16相连，用于将15v电压分压作为引脚7的输入。

技术总结
本发明公开了一种用于脉冲电源的高电压检测装置，包括高压发送电路、高压接收电路和检测装置；所述高压发送电路与待测设备的电源输出端连接，用于将待测设备的高压信号降压以及电压‑频率‑光信号转换后将光信号发送至所述高压接收电路；所述高压接收电路与所述高压发送电路之间通过光纤连接，用于将所述高压发送电路输出的光信号经过光‑频率‑电压转换后将电压信号发送至所述检测装置；所述检测装置，用于根据所述高压接收电路输出的电压信号计算待测设备的输出电压。本发明可以避免所测量高压信号被电磁信号的干扰，同时可以避免人员因信号测量线路传输高电压而受到高压伤害。

技术研发人员：孟德智,张亚舟,李艳明,高源,邹海兵
受保护的技术使用者：北京机械设备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19