专利名称：光电微弱信号检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型主要涉及光电领域，尤其涉及一种用于软X射线和XUV诊断系统的光电微弱信号检测系统。
背景技术：
光电微弱信号检测系统主要分为两部分，一部分是微弱信号检测电路，另一部分是系统的电磁兼容。目前，用于软X射线和XUV诊断系统的信号检测系统的电路结构简单，只用了前置电流放大和后级电压放大，运放的带宽特性以及反馈电阻和反馈电容组合对有用信号具有滤波作用，但是对噪声却没有起到一个很好的过滤作用，特别是高频噪声很容易通过电路系统到达输出端，只能通过运放的带宽特性对高频噪声产生一定的限制。对于外部干扰的抑制，电磁兼容的设计显得尤为重要，干扰噪声给电路输出带来的噪声往往大于电路的固有噪声。EAST托卡马克实验装置电磁场环境的复杂性和高强度，软X射线和XUV诊断系统由多道信号(100多道)并联共地模式，以及传输线长度大(从探测器到采集达到70米)，使抑制外界干扰噪声和信号之间的串扰难度加大。
实用新型内容本实用新型需要解决的技术问题是提供一种合理的微弱信号检测电路方案，制作多路信号检测电路板，采用电磁兼容技术对诊断系统和PCB的设计进行合理的布局，从而得到信噪比较好的软X射线和XUV的转换信号用于物理分析。为达到上述目的，本实用新型所采取的技术方案是光电微弱信号检测系统，包括有真空室，其特征在于所述的真空室中安装探测器阵列，真空室的一侧密封安装有法兰，真空室外设有跨阻放大器、采集系统，位于真空室中每部探测器的多道信号输出端分别连接有真空室内传输线，真空室内传输线穿过法兰与真空室外传输线连接，真空室外传输线的另一端接入跨阻放大器的信号输入端，跨阻放大器置于一个机箱中，跨阻放大器的信号输出端接入采集系统的信号输入端，采集系统单点接地；真空室内传输线采用能用于真空及高温环境的、并带有屏蔽层的双绞线，真空室内传输线的屏蔽层采用玻璃丝带绑扎，真空室外传输线采用带有屏蔽层的双绞线，真空室外传输线的屏蔽层的外层包裹绝缘层，真空室内传输线的屏蔽层前端与包裹探测器的金属外壳相连，尾端通过一根穿过法兰的长导线与跨阻放大器的机箱的外壳连接，法兰也通过导线与跨阻放大器的机箱的外壳连接，真空室外传输线的屏蔽层前端悬空，后端与跨阻放大器的机箱的外壳连接。所述的跨阻放大器的信号输出端通过真空室外传输线二接入采集系统的信号输入端，真空室外传输线二的两端的屏蔽层分别与跨阻放大器的机箱的外壳、采集系统的接地端连接。本实用新型采用跨阻放大器实现探测器阵列输出电流到电压的转换，很好地解决了信号增益和带宽的矛盾，使用相位补偿原理对电路的相位进行补偿，即消除了电路的谐振保持电路性能稳定又不影响信号的带宽；跨阻放大器与采集系统之间可以加入有源二阶低通滤波器，带宽为前端信号的带宽，用于对前端电流放大器输出的高频噪声的滤波，有效地减小了各种高频噪声给电路带来的影响。如果需要更大的增益，可以在末级再加入一级反向电压放大电路。此外，加入电源滤波电路，以减小电压波动引入纹波而产生的噪声。本实用新型的真空室内信号传输线采用带有屏蔽层的双绞线，屏蔽层前端与包裹探测器的金属外壳相连，屏蔽层尾端用导线通过法兰32芯航空接头引到真空室外，接入跨阻放大器的机箱外壳。真空室外信号传输线采用带有屏蔽层的双绞线，屏蔽层外层具有绝缘层，传输线前端航空接头端屏蔽层悬浮，后端信号线接入设计好的采集系统，屏蔽层接入跨阻放大器的机箱外壳。本实用新型的有益效果是本实用新型通过微弱信号检测电路的设计，结合电磁兼容原理对电路板和诊断系统布局，使软X射线和XUV诊断系统检测电路增益范围达到2*105V/A到5*106V/A，带宽达到100kHz，在EAST强电磁场环境下噪声维持在20mV以下，并且性能稳定，数据可靠。
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
做进一步的详细说明。
图1是本实用新型的原理框图。
具体实施方式
如图1所示，光电微弱信号检测系统，包括有真空室，真空室中安装探测器阵列1，真空室的一侧密封安装有法兰2，真空室I外设有跨阻放大器3、采集系统4，位于真空室中每部探测器的信号输出端分别连接有真空室内传输线5，真空室内传输线5穿过法兰4与真空室外传输线6连接，真空室外传输线6的另一端接入跨阻放大器3的信号输入端，跨阻放大器置于一个机箱7中，跨阻放大器3的信号输出端接入采集系统4的信号输入端，采集系统4单点接地；真空室内传输线5采用带有屏蔽层的双绞线，真空室内传输线的屏蔽层采用玻璃丝带绑扎，真空室外传输线6采用带有屏蔽层的双绞线，真空室外传输线6的屏蔽层的外层包裹绝缘层，真空室内传输线5的屏蔽层前端与包裹探测器的金属外壳相连，尾端通过一根穿过法兰2的长导线8与跨阻放大器3的机箱7的外壳连接，法兰2也通过导线9与跨阻放大器3的机箱7的外壳连接，真空室外传输线6的屏蔽层前端悬空，后端与跨阻放大器3的机箱7的外壳连接。跨阻放大器3的信号输出端通过真空室外传输线二 10接入采集系统的信号输入端，真空室外传输线二 10的两端的屏蔽层分别与跨阻放大器3的机箱7的外壳、采集系统4的接地端连接。真空室内信号传输线5采用带有屏蔽层的双绞线，多道信号的屏蔽层相互接触，并且用玻璃丝带进行缠绕，减小信号与信号之间的缝隙，以减小电路回路面积；屏蔽层前端与包裹探测器的金属外壳相连，但不能与探测器阵列公共地线相接，屏蔽层尾端用导线通过法兰32芯航空接头引到真空室外，接入跨阻放大器3的机箱7外壳。真空室外信号传输线采用带有屏蔽层的双绞线，屏蔽层外层具有绝缘层，多道传输线用绑扎带绑扎，传输线前端航空接头端屏蔽层悬浮，后端信号线接入微弱信号检测电路，屏蔽层接入跨阻放大器3的机箱7外壳。检测电路板置于屏蔽插件中，插件接入机箱电源，机箱置于屏蔽机柜。用一根导线将法兰接入机箱外壳。供电电源采用隔离变压器，消除地线回路。所有前端电路设备处于悬浮状态，最后通过信号输出线到采集，屏蔽层与地线相连，最后采集端单点接地。
权利要求1.一种光电微弱信号检测系统，包括有真空室，其特征在于所述的真空室中安装探测器阵列，真空室的一侧密封安装有法兰，真空室外设有跨阻放大器、采集系统，位于真空室中每部探测器的多道信号输出端分别连接有真空室内传输线，真空室内传输线穿过法兰与真空室外传输线连接，真空室外传输线的另一端接入跨阻放大器的信号输入端，跨阻放大器置于一个机箱中，跨阻放大器的信号输出端接入采集系统的信号输入端，采集系统单点接地；真空室内传输线采用带有屏蔽层的双绞线，真空室内传输线的屏蔽层采用玻璃丝带绑扎，真空室外传输线采用带有屏蔽层的双绞线，真空室外传输线的屏蔽层的外层包裹绝缘层，真空室内传输线的屏蔽层前端与包裹探测器的金属外壳相连，尾端通过一根穿过法兰的长导线与跨阻放大器的机箱的外壳连接，法兰也通过导线与跨阻放大器的机箱的外壳连接，真空室外传输线的屏蔽层前端悬空，后端与跨阻放大器的机箱的外壳连接。
2.根据权利要求1所述的光电微弱信号检测系统，其特征在于所述的跨阻放大器的信号输出端通过真空室外传输线二接入采集系统的信号输入端，真空室外传输线二的两端的屏蔽层分别与跨阻放大器的机箱的外壳、采集系统的接地端连接。
专利摘要本实用新型公开了一种光电微弱信号检测系统，包括有真空室，真空室中安装探测器阵列，真空室的一侧密封安装有法兰，真空室外设有跨阻放大器、采集系统，位于真空室中每部探测器的多道信号输出端分别连接有真空室内传输线，真空室内传输线穿过法兰与真空室外传输线连接，真空室外传输线的另一端接入跨阻放大器的信号输入端，跨阻放大器置于一个机箱中，跨阻放大器的信号输出端接入采集系统的信号输入端，采集系统单点接地。本实用新型通过微弱信号检测电路的设计，结合电磁兼容原理对电路板和诊断系统布局，使软X射线和XUV诊断系统检测电路增益范围达到2*105V/A到5*106V/A，带宽达到100kHz，在EAST强电磁场环境下噪声维持在20mV以下，并且性能稳定，数据可靠。
文档编号G01R31/28GK202837424SQ20122041047
公开日2013年3月27日 申请日期2012年8月17日 优先权日2012年8月17日
发明者胡立群, 杨茂, 盛秀丽, 陈肇玺, 程勇 申请人:中国科学院等离子体物理研究所