专利名称：高精度瞬态冲击峰值测量表头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种瞬态峰值测量仪器，尤其涉及一种在雷电冲击波或等值频率 不高于1MHz的单次脉冲波的作用下的高精度瞬态冲击峰值测量表头。
背景技术：
在自然界的雷击过程中，为了准确有效地提出防雷措施，人们要求已知每次 发生对地雷击时的雷电流的大小，以确定本地区的雷电流幅值概率分布的一般规 律。在实验室所做的关于雷电冲击波试验，也必须对作用在设备上的过电压或过 电流值进行采集测量。目前所涉及到的冲击测量装置大多采用结构复杂、费用高 昂的专用仪器，这样对于普及推广瞬态冲击峰值的电压或电流的测量，特别是采 用便携式或手持式测量设备来说，既不经济也不适用。目前尚无成品高精度瞬态冲击峰值测量表头的应用。发明内容本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足,为了方便实时地测量 瞬态冲击峰值，提供一种高精度瞬态冲击峰值测量表头。本发明的目的是这样实现的本发明主要包括瞬态冲击峰值高速响应电路、长时延保持电路和峰值驱动与 显示电路，其特殊之处是不论输入的电压波形如何变化，输出电压总是对应最大 的峰值，并准确显示峰值电压或峰值电流。瞬态冲击峰值高速响应电路由极性变换输入和纳秒响应峰值检测电路组成，响应时间r, =i 2C3 =1x103 x100x10—12 =100ra,根据峰值到达95%所需时间的3r原则计算，可以满足等值频率/ S 1Afffe波形的准确采集。长时延保持电路作为第二级峰值检测电路采用了较大的时间常数r2 =i 6C7 =lxl06xlxl0—6 =b，用于终端稳定输出峰值电压。电压模拟量的转换及峰值驱动电路采用专用集成电路芯片ICL7107完成，该 芯片输出可与四位数码显示器件直接相连。经前级信号调理电路的调整设定，显 示器件可以直接显示待测量的冲击峰值电压。由上述技术方案可知，当输入双极性冲击电压波形时，通过极性转换为正极 性的冲击波进入高速峰值采样电路，经长时延保持电路后送入峰值显示电路，完 成冲击峰值的峰值测量和极性显示。本发明具有下列优点和积极效果① 独立测量表头，体积小巧；② 功耗低；③ 瞬态响应特性好；④ 测量范围宽。可以装配在各种仪器仪表或设备中使用，方便、简捷、实用。
图l是本发明结构框图；图2是高速响应电路(2)和长时延保持电路(3)原理图； 图3是峰值处理芯片(4)和数码显示电路(5)原理图。 其中l一极性变换；2— 高速响应电路；3— 长时延保持电路；4— 峰值处理芯片；5— 数码显示电路。
具体实施方式
由图1可知，本发明包括依次连接的极性变换(l)、高速响应电路(2)、长时 延保持电路(3)、峰值处理芯片(4)和数码显示电路(5)。 *极性变换(l)
如图1，极性变换(l)是一种基于高频整流二极管的常用极性变换电路。 采用高频整流二极管承担极性变换任务，当不同极性的冲击电压波输入时， 经极性变换(1)为正极性的冲击波送入后续电路。 *高速响应电路(2)如图l、图2，高速响应电路(2)是一种基于小电阻值、小电容值串联组成 的常用快速充电电路。采用小电阻、小电容值串联组成的高速响应电路(2)，以保证采样频率不低 于歴z。*长时延保持电路(3)如图l、图2，长时延保持电路(3)是一种基于大电阻值、大电容值串联组 成的常用延时电路。采用大阻值和大电容值组成的长时延保持电路(3)，以提高后级电路的放电 时间常数，稳定测量电压。*峰值处理芯片(4)如图l、图3，峰值处理芯片(4)是一种常用数码管驱动集成电路和典型的外 围接口电路。采用常用数码管驱动集成电路和典型的外围接口电路的峰值处理芯片(4)， 推动显示电路完成瞬态冲击电压峰值的显示。 *数码显示电路(5)数码显示电路(5)是一种常用的由四位发光数码管组成的电压峰值显示单元。本发明的工作原理是当外部脉冲信号到达后，无论是正或负极性的冲击波，经极性变换(l)后转 换为正极性波进入高速响应电路(2)，其测量响应时间在百纳秒级范围，时间常数由、决定，<formula>formula see original document page 5</formula>""如图2所示。为了得到稳定的峰值电压输出，高速响应电路(2)后紧随一级长时延保持电 路(3)，峰值保持时间在秒级范围，时间常数由t 2决定，<formula>formula see original document page 5</formula>，如图2所示。峰值电压的模数转换和显示驱动由峰值处理芯片(4)完成。峰值处理芯片(4)
选用专用芯片ICL7107,该芯片集译码、锁存、驱动为一体，可直接驱动数码显 示电路(5)显示。数码显示电路(5)内部有一个稳定度很高的基准电源，以保证A/D转换的准 确度，转换精度为±0.05%±1个字，且通过内部模拟开关实现自动调零。数码 显示电路(5)输入阻抗高，对信号无衰减作用；采用7+l笔划的LED数码管，以 三位数字(5.1)显示峰值电压， 一位数字(5.2)作极性显示用，如图3所示。
权利要求
1、 一种高精度瞬态冲击峰值测量表头，其特征能在于包括依次连接的极性变换(l)、高速响应电路(2)、长时延保持电路(3)、峰值处理芯片(4)和数码显示电路(5)。
2、 按权利要求1所述的一种高精度瞬态冲击峰值测量表头，其特征能在于极性变换(l)是一种基于高频整流二极管的常用极性变换电路。
3、 按权利要求l所述的一种高精度瞬态冲击峰值测量表头，其特征能在于高速响应电路(2)是一种基于小电阻值、小电容值串联组成的常用快速充电电路。
4、 按权利要求1所述的一种高精度瞬态冲击峰值测量表头，其特征能在于长时延保持电路(3)是一种基于大电阻值、大电容值串联组成的常用延时电路。
5、 按权利要求l所述的一种高精度瞬态冲击峰值测量表头，其特征能在于 峰值处理芯片(4)是一种常用数码管驱动集成电路和典型的外围接口电路。
6、 按权利要求l所述的一种高精度瞬态冲击峰值测量表头，其特征能在于数码显示电路(5)是一种常用的由四位发光数码管组成的电压峰值显示单元。
全文摘要
本发明公开了一种在雷电冲击波或等值频率不高于1MHz的单次脉冲波的作用下的高精度瞬态冲击峰值测量表头，涉及一种瞬态峰值测量仪器。本发明包括依次连接的极性变换(1)、高速响应电路(2)、长时延保持电路(3)、峰值处理芯片(4)和数码显示电路(5)。本发明是一种独立测量表头，体积小巧；功耗低；瞬态响应特性好；测量范围宽；可以装配在各种仪器仪表或设备中使用，方便、简捷、实用。
文档编号G01R19/04GK101144838SQ20071005369
公开日2008年3月19日 申请日期2007年10月30日 优先权日2007年10月30日
发明者周文俊, 喻剑辉 申请人:武汉大学