高压电容瞬间放电过程的检测系统的制作方法

本实用新型涉及电路检测技术领域，特别涉及一种高压电容瞬间放电过程的检测系统。

背景技术：

高压电容充电电压达到几十千伏特，瞬间放电电流可以达到上百安培，针对高压电容的放电过程，同步检测电压和电流的变化，从而得到电磁信号的动态特性，对于电磁场理论的研究具有非常大的意义。

传统的高压测量设备，采用电压传感器将几十千伏高电压衰减为100V范围内小电压信号，然后输入到多通道示波器进行测量；采用电流传感器将上百安培的电流信号转换为1V范围内的小电压信号，然后输入到示波器进行测量。当瞬间放电过程开始，设置示波器的触发采集模式，对高压设备的放电过程进行波形记录，然后对记录波形的幅值、速率、同步性等指标进行数据分析。传统的高压电容瞬间放电过程在线监测系统，存在体积大，不易于进行便携式测量，精度低、动态范围小、抗干扰能力低、同步测量难等缺点。并且，传统示波器仅适用于对信号的即时采集与测量，不利于后续对采集量波形的分析、对比、存储等数字化处理；传统示波器不支持外部硬件触发输入，仅能够使用采集通道作为触发源，无法与被测设备进行同步检测。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种高压电容瞬间放电过程的检测系统，主要目的是实现高精度的实时在线测量。

为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：

一方面，本实用新型提供了一种高压电容瞬间放电过程的检测系统，包括：

罗氏线圈，用于将被测电流转换为5V以下的小电压信号；

高压分压器，用于将被测电压转换为5V以下的小电压信号；

AD数据采集模块，与所述罗氏线圈和所述高压分压器分别连接，所述AD数据采集模块将接收的所述罗氏线圈输出的小电压信号和所述高压分压器输出的小电压信号分别转换为数字数据和数字波形图像；

便携式电子设备，与所述AD数据采集模块通信连接，所述便携式电子设备对所述AD数据采集模块输出的数据进行显示和存储。

作为优选，所述AD数据采集模块与所述便携式电子设备通过蓝牙模块通信连接，或通过光纤通信连接，或通过无线模块通信连接。

作为优选，所述AD数据采集模块具有蓝牙通信接口和/或光纤通信接口和/或无线通信接口。

作为优选，所述便携式电子设备为笔记本电脑、手机、平板电脑或手持终端。

作为优选，所述AD数据采集模块为FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)多通道数据采集卡。

作为优选，所述FPGA多通道数据采集卡具有多个ADC通道，每一ADC通道包括依次连接的ADC转换器、差分运放ADC驱动器和差分信号调理电路，其中差分信号调理电路与罗氏线圈或高压分压器连接。

作为优选，所述AD数据采集模块还具有同步触发采集控制接口，所述AD数据采集模块通过同步触发采集控制接口接收被测电路的触发电路产生的触发同步信号。

作为优选，所述高压分压器包括用于被测电路高压电容端电压实时检测的第一高压分压器和用于被测电路的高压开关触发脉冲电压实时检测的第二高压分压器。

作为优选，所述罗氏线圈包括用于被测电路激磁脉冲电流实时检测的第一罗氏线圈和用于被测电路的高压开关触发脉冲电流实时检测的第二罗氏线圈。

本实用新型与现有技术相比具有如下明显的优点和有益效果：

本实用新型实施例提供的高压电容瞬间放电过程的检测系统体积小，便于便携式测量；能够实现高精度的实时在线测量，可以实时采集电压、电流的状态，记录瞬变波形，便于后续进行数字化处理；支持外部硬件触发，用于与其它设备同步数据采集功能。

附图说明

图1为本实用新型实施例的高压电容瞬间放电过程的检测系统的原理图。

图2为本实用新型实施例的高压电容瞬间放电过程的检测系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

图1为本实用新型实施例的高压电容瞬间放电过程的检测系统的原理图。如图1所述，高压电容瞬间放电过程的检测系统，包括：

罗氏线圈，用于将被测电流转换为5V以下的小电压信号；

高压分压器，用于将被测电压转换为5V以下的小电压信号；

AD数据采集模块，与所述罗氏线圈和所述高压分压器分别连接，所述AD数据采集模块将接收的所述罗氏线圈输出的小电压信号和所述高压分压器输出的小电压信号分别转换为数字数据和数字波形图像；

便携式电子设备，与所述AD数据采集模块通信连接，所述便携式电子设备对所述AD数据采集模块输出的数据进行显示和存储。

本实用新型实施例提供的高压电容瞬间放电过程的检测系统体积小，便于便携式测量；能够实现高精度的实时在线测量，可以实时采集电压、电流的状态，记录瞬变波形，便于后续进行数字化处理；支持外部硬件触发，用于与其它设备同步数据采集功能。

本实用新型实施例的检测系统中采用罗氏线圈将被测电流转换为5V范围内的小电压信号，满足后端数据采集模块的电压输出范围要求；罗氏线圈具有非接触、易操作、测量频段宽、体积轻薄、灵活等特点。可测量1Hz-10MHz的正弦型、脉冲等信号，测量电流从数百毫安培，到数百千安培，主要应用于测量复杂电流波形，譬如半导体开关、功率电子转换设备等工作工程产品的电流。图2为本实用新型实施例的高压电容瞬间放电过程的检测系统的结构框图。参见图2，该实施例中采用两个罗氏线圈，分别为用于被测电路激磁脉冲电流实时检测的第一罗氏线圈和用于被测电路的高压开关触发脉冲电流实时检测的第二罗氏线圈。

本实用新型实施例的检测系统中采用高压分压器将被测电压转换为5V范围内的小电压信号，满足后端数据采集模块的电压输出范围要求；高压分压器具有测量电压高，精度准，电压测量频段宽的特点，可用于超高电压的动态测量。参见图2，该实施例中采用了两个高压分压器，分别为用于被测电路高压电容端电压实时检测的第一高压分压器和用于被测电路的高压开关触发脉冲电压实时检测的第二高压分压器。

本实用新型实施例的检测系统中采用AD数据采集模块对模拟信号进行数字化处理，可将高压分压器和罗氏线圈输出的模拟信号进行数字化和波形显示处理；本实用新型实施例的AD数据采集模块支持外部触发输入接口，并可集成光纤通讯接口，实现与便携式电子设备进行数据交互。当然，AD数据采集模块与便携式电子设备也可通过过蓝牙模块通信连接，进行数据交互。或通过无线模块通信连接，进行无线数据交互。AD数据采集模块可以集成有蓝牙通信接口、光纤通信接口和无线通信接口中至少一个，当两个更多共存时，可以根据需要选择其中的一个与便携式电子设备实现通信连接，进行数据交互。具体的AD数据采集模块的类型和型号不在一一列举，下面结合图2给出一个优选实施例供选择。AD数据采集模块为FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)多通道数据采集卡。该FPGA多通道数据采集卡具有多个ADC通道，每一ADC通道包括依次连接的ADC转换器(模数转换器)、差分运放ADC驱动器和差分信号调理电路，其中差分信号调理电路与罗氏线圈或高压分压器连接。ADC转换器连接FPGA。另外，AD数据采集模块还具有同步触发采集控制接口，AD数据采集模块通过同步触发采集控制接口输出触发同步信号。参见图2，同步触发采集控制接口包括依次连接的高速光电转换器、光电转换驱动器和同步电路，触发同步信号由同步电路输出。本实施例的AD数据采集模块还具有标准PCIEx8总线接口，AD数据采集模块通过该总线接口与便携式电子设备连接。

本实用新型实施例的检测系统中的便携式电子设备可以是笔记本电脑、手机、平板电脑以及手持终端等。作为数据处理终端实现检测设备的便携式测量；携式电子设备支持相关通信接口，实现与AD数据采集模块数据传输。当采用光纤通信连接时，可实现远距离抗干扰数据传输。本实用新型采用便携式电子设备实现高压电容放电过程的在线实时检测，并可将测试的中间结果保存，以便后续分析、处理。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。