专利名称：微波探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种检测因电子装置的老化、异常之类引起的放电的装置。
作为电子装置严重故障之一的绝缘击穿故障经常伴随着作为前期现象的局部放电。因此，当检测局部放电时，就能在早期阶段或在还没有引起绝缘击穿故障的不明显阶段检测电子装置的绝缘异常。在电子设置中，进行预防性维护是很重要的。因而要求电子装置装备用于故障诊断的探测器。
在由于绝缘恶化之类原因引起局部放电的情况下，当在电子装置中一旦发生放电时就会产生各种现象，例如发生电磁波、改变电磁场、产生放电脉冲电流、产生放电噪声及绝缘材料发生化学变化。往常，已经提出利用这些现象检测局部放电的方法。
图9和10是表示现有技术的放电检测方法的示意图，该方法根据检测电流，公开于日本电气工程师协会的日本电气工程师协会的技术报告第II部分(关于变压器的预防性维护的专业委员会)1990年8月第344号，名为＂变压器的预防性维护技术的现状和趋势＂。在图中，参考标号21标注需检测其中放电的目标装置，22标注一高压电容器，23标注脉冲变压器，24标注放大器，25标注观察装置例如示波器。
下面介绍其工况。高压电容器22连接到目标装置21上，并且经过脉冲变压器23接地。由于目标装置21中放电引起的电压振荡以高压电容器22的充电/放电电流的形式出现。这个电流利用脉冲变压器23变换为电压。利用放大器24放大该电压，然后利用示波器之类进行观察。
图10是表示根据检测放电电流的另一种放电检测方法。在图中，参考标号21标注需检测其中放电的目标装置，26标注罗科夫斯基线圈，24标注放大器，25标注观察装置例如示波器。
下面介绍其工况。利用一与目标装置21的接地导体形成电磁耦合的罗科夫斯基线圈26之类获取由于放电之类产生的脉冲电流。利用放大器24放大该电流，然后在示波器之类上观察。
在以上两种方法中，频带宽度由几百赫到大约1兆赫。该电路经过一导体连接到电子装置上，并且获取固定分布的各电路网络中产生的宽范围的高频信号，这些电路通过空间分布电容彼此耦合。因而，难于将要观察的内部放电和外部噪声区分开来。在一定区域内，信噪比经常是那样低，使最低检测电平变高了，从而导致这种方法不能实际使用。
图11是表示根据检测放电噪声的现有技术的放电检测方法，其公开在日本电气工程师协会的日本电气工程师协会报告(第II部分)(关于变压器预防性维护的专业委员会)1990年8月的第344号上，名称为＂变压器的预防性维护技术的现状和趋势＂。在图中，参考标号27标注一充油或类似介质的目标装置，28标注目标装置的油箱壁，29标注压电器件，30标注一磁板，31标注一电缆。元件29至31构成一超声波拾音器。
在该方法中，将超声波拾音器附着在目标装置的油箱壁28上，然后检测放电噪声。然而灵敏度不能提高到满意的水平。在一定范围内，难于除去例如由于雨滴或沙粒与目标装置撞击所产生的声音引起的噪声。
在另一种现有技术的方法中，利用化学方法分析分解的产物。按照这种方法，收集然后分析流体绝缘物质(油或气体)，在该绝缘物质中散布有由于放电而被热分解的有机绝缘物。根据收集的气体的成分来判别绝缘的异常。这种判别需很长的时间，要求具有对绝缘物质热分解的专业知识和经验。
在序号为SHO 62-134574的未经审查的日本专利申请公开文件＂电晕放电探测器＂、序号为HEI 2-29708的未经审查的日本专利申请公开文件＂电子装置异常的探测器＂、序号为HEI 3-81674的未经审查的日本专利申请公开文件＂电子装置的局部放电探测器＂以及序号为HEI 3-239971的未经审查的日本专利申请公开文件中公开了检测由于放电产生的电磁波和电磁场的分量的现有技术的各种方法。
图12A和12B是表示在未经审查的序号为SHO 62-13454的日本专利申请公开文件＂电晕放电探测器＂中公开的电晕放电探测器＂。在图中，参考标号33标注一导体，其经过支承板34固定到金属管道32上，并经其流过高压电流，35标注装在管道32上的用于检测在管道中由电晕放电产生的电磁波的天线。仅当要进行检测时，天线才经过连接器36连接到控制装置37上。
下面介绍其工况。当产生电晕放电时，由于放电会产生电磁波。天线预先配置在管道的各种不同的位置上，在巡视过程中，将便携式控制装置依序连接到天线上，以便进行检测。当检测到由电晕放电产生的电磁波时，判别产生了电晕放电。
在这种系统中，由于天线和控制装置是分开的，因此不能以实时方式进行检测。因而，该系统存在的缺点是当控制装置连接到其中一个天线上时，如果没有电磁波产生，就不能检测放电。换句话说，该系统只有在这种情况下才是有效的，即绝缘恶化发展到一定阶段，产生了连续放电，但是在这样一种情况下，即绝缘恶化处在初期阶段，仅以不连续的方式产生放电，则可能有能检测到放电。
图13和14表示公开在序号为HEI 2-297078的未经审查的日本专利申请公开文件＂电子装置的异常探测器＂以及序号为HEI 3-81674的未经审查的日本专利申请公开文件＂电子装置的局部放电探测器＂中的现有技术的实例。在图中，参考标号38标注一磁探测器，其中将导线多次(匝)绕在磁芯上，以便检测由于局部放电产生的电磁波的磁场分量，39标注一接收由局部放电产生的超声波的声接收装置，40标注放大器A，41标注放大器B，42标注放电检测电路，37标注用于接收由局癌放电产生的紫外线的光接收探测器，43标注显示装置。
下面介绍其工况。参阅图13，当在目标装置2中产生局部放电时，由局部放电产生电磁波和超声波。利用磁探测器检测38检测电磁波。被检测的电磁波由放大器40放大，然后传输到放电检测电路42。利用声接收装置39检测超声波。被检测的超声波信号由放大器41放大，然后传输到放电检测电路42。当放电检测电路由磁探测器和声接收装置两者接收到输入信号时，该电路判别产生了放电，显示装置43启动投入使用。当放电检测电路仅由磁探测器和声接收装置的两者其中之一接收输入信号时，则判别发生了扰动。在图14所示的装置中，为了检测由局部放电产生的紫外线，利用光接收装置代替声接收装置。
在这种系统中，为了将进入磁探测器中的扰动区分出来，以便提高检测精度，利用磁探测器检测局部放电产生的电磁场的方法与利用声接收装置或光接收探测器的其它方法要结合起来利用。因而，该系统存在的缺点是，使用多种探测器使得系统结构复杂化。磁探测器是由形成在磁芯上的线圈构成的。这种结构可以检测的电磁波频率最高为几兆赫。由于这一频带的电磁波已经使用在很多场合下，在各频率之间已经没有剩下空余的间隔，因此，难于防止干扰进入磁探测器，导致该系统必须结合另一系统使用。
图15A和15B表示公开在序号为HEI 3-239971的未经审查的日本专利申请公开文件＂电晕放电探测器＂的一个现有技术的实施。在图中，参考标号45标注一探测器装置，46标注一组微环路天线，它们在电磁感应频率方面彼此不同，作为整体覆盖的频率范围为10千赫到1千兆赫。参考标号48标注需测量的装置，49标注一比较检测器，50标注用于噪声检测的仿真天线，51代表CPU，52代表RAM，53代表ROM，54代表CRT，55代表打印机。
下面介绍其工况。由于被测试装置48的绝缘恶化产生的电晕放电产生电磁波。利用天线46接收电磁波中的从10千赫到1千兆赫的各个分量，然后经过同轴电缆47提供到比较式检测器49。由仿真天线50接收空中的噪声，然后提供到比较式检测器49。将由放电产生的电磁波和噪声信号彼此进行比较，由比较式检测器产生比较输出。利用CPU对比较输出进行处理，然后在CRT 54上和打印机55上显示。
在这种系统中，由于必须接收由放电产生的带宽由10千赫到1千兆赫的电磁波，故需要多个天线。而这一频带已经应用在很多场合，因此，为了将电磁波与外部噪声区别开来，必须配置一用作参照物的外部天线。
由于采用按照上述构成的检测放电的现有技术的方法，该方法在一定范围内易于受到干扰的影响。因此为了正确地获取放电现象信号，必须将多种检测方法和噪声消除装置结合使用。
在检测由放电产生的电磁波的现有技术的方法中，目标信号频率不高于1千兆赫。如图16所示，由放电产生的电磁波具有很宽的频谱范围，从几千赫的低频扩展到十几千兆赫的微波，其特性为它的分布基本上与1/f(其中f是频率)成比例。因此当需根据电磁波检测放电时，可以按照接收低频电磁波的结构有效地进行检测。在现有技术中，没有采用利用微波的结构。在采用接收低频电磁波的结构中所使用的低频区是其中电磁波以挤满的方式被利用的区域。因此，该结构的缺点是，易于受到另外的电磁波的影响，因此必须结合噪声/干扰消除装置使用。
为了解决上面讨论的问题，本发明在实施时注意到由放电产生的电磁波的频率范围扩展到微波区的这一事实。因此，本发明的一个目的是提供一种易于正确和以实时方式检测放电几乎不受干扰影响的微波探测器，其中提取处于微波频带中的频率分量。
根据本发明的一个方面，提供一种微波探测器，其包含一天线装置，用于接收由在电子装置中产生的放电产生的微波信号，其置于电子装置的附近；第一带通滤波器，仅使由天线装置接收的微波信号的预定频率信号通过滤波器；放大装置，用于放大由第一带通滤波器输出的微波信号；第二带通滤波器，其消除由放大器装置产生的噪声；变换装置，用于将由第二带通滤波器输出的微波信号变换为图像信号；以及图像信号放大装置，用于放大由变换装置输出的图像信号。
根据本发明的另一个方面，提供一种微波探测器，其包含天线单元，用于接收由电子装置中产生的放电产生的微波信号，置于电子装置的附近；第一带通滤波装置，仅使由天线接收的微波信号的预定频率信号通过该滤波器；放大装置，用于放大由第一带通滤波器输出的微波信号；信号发生装置，用于输出一振荡信号；混频装置，用于接收来自放大装置的微波信号和来自信号发生装置的振荡信号，将两个信号彼此混合，形成一中间频率的信号；第二带通滤波器，用于消除由混频装置输出的中间频率信号中的噪声；中间频率信号放大装置，用于放大由第二带通滤波器输出的中间频率信号；变换装置，用于将由中间频率信号放大装置输出的中间频率信号变换为图像信号；以及图像信号放大装置，用于放大由变换装置输出的图像信号。
根据本发明的再一个方面，提供一种微波探测器，其包含天线装置，用于接收由电子装置中发生的放电产生的微波信号，置于电子装置附近；第一带通滤波器，仅使由天线装置接收的微波信号中的预定频率信号通过该滤波器；放大装置，用于放大由第一带通滤波器输出的微波信号；信号发生装置，用于输出一振荡信号；混频装置，用于接收来自放大装置的微波信号和来自信号发生装置的振荡信号，将两个信号彼此混合，形成一中间频率信号，第二带通滤波器，用于消除由混频装置输出的中间频率信号的噪声；中间频率信号放大装置，用于放大由第二带通滤波器输出的中间频率信号；对数放大和变换装置，用于放大由第二带通滤波器输出的中间频率信号，和将该信号变换为图像信号；图像信号放大装置，用于放大由对数放大和变换装置输出的图像信号。
根据本发明的再一个方面，提供一种微波探测器，其包含在放大装置前一级中的耦合装置，用于获取一部分微波信号；比较装置，用于将由耦合装置获取的微波信号中的电磁波电平与预定的数值相比较；衰减装置，用于衰减该微波信号，以及转换装置，用于将微波信号转换到衰减装置，以及当提供到比较装置上的微波信号的电磁波电平不小于该预定值时，转换装置自动转换到衰减装置。
根据本发明的再一个方面，提供一种微波探测器，其包含在放大装置前一级中的中断装置，用于当微波信号的电磁波电平大于预定值时，中断微波信号，该中断装置包含一开关和一终端。
根据本发明的再一个方面，提供一种微波探测器，其包含在放大装置前一级中的一限幅器，当微波信号的电磁波电平大于预定值时，限制该微波信号的电磁波电平。
在本发明的微波探测器中，接收由在电子装置中产生的放电产生的电磁波中的微波信号，第一带通滤波器使由天线单元接收的微波信号的预定频率经其间通过，以及放大装置对由第一带通滤波器输出的微波信号进行放大。第二带通滤波装置消除由放大装置产生的噪声，变换装置将由第二带通滤波器输出的微波信号变换为图像信号，以及图像信号放大装置对由变换装置输出的图像信号进行放大。利用任选的观察装置显示该图像信号，以便检测放电的发生。
混频装置接收该微波信号和来自信号发生装置的振荡信号，将两个信号彼此进行混合，以便形成一中间频率的信号，借此提高探测器的稳定性。
对数放大和变换装置放大中间频率信号，借此增加响应范围，并该信号变换为图像信号。
当提供到比较装置上的微波信号的电磁波电平不小于预定值时，开关装置自动地转换到衰减装置，使微波信号衰减，提高变换装置的动态范围。
当微波信号的电磁波电平大于预定值时，包含开关和一终端的中断装置中断微波信号，以便保护低噪声放大器不会输入过高的信号电平。
当微波信号的电磁波电平大于一个预定值时，限幅器限制该微波信号的电磁波电平，借此保护低噪声放大器不会输入过高的信号电平。
通过结合附图的如下介绍，将会使本发明的上述和其它目的和特征更加明显图1是表示本发明的一个实施例的结构的示意图；图2A、2B和2C是表示本发明的该实施例的示意图；图3A、3B是表示本发明该实施例中的显示屏的一个实例的示意图；图4是表示本发明的另一实施例的方块图5是表示本发明的再一实施例的方块图；图6是表示本发明的再一实施例的方块图；图7是表示本发明的再一实施例的方块图；图8是表示本发明的再一实施例的方块图；图9是表示现有技术的一实施例的方块图；图10是表示现有技术的一实施例的方块图；图11是表示现有技术的一实施例的示意图；图12A和12B是表示现有技术的一实施例的示意图；图13是表示现有技术的一实施例的方块图；图14是表示现有技术的一实施例的方块图；图15A和15B是表示现有技术的一实施例的示意图；图16是放电产生的电磁波的频谱的特征曲线图；图17是表示本发明的再一实施例的示意图；下面将结合附图对本发明的实施例进行更详细的介绍。实施例1下面参照附图对本发明的一个实施例进行介绍。图1是表示根据本发明的用于电子装置的探测器的结构的示意图，图2A是探测器的方块图；图2B是一信号和一电压的电平示意图；以及图2C是表示用于电子装置的探测器的输入/输出特性的曲线图。在图1中，参考标号1代表可能产生放电的目标装置的壳体，2代表该目标装置，3代表一天线，用于接收由放电产生的微波信号，其附着到目标装置壳体1上，4代表连接到天线3上的信号处理装置，其放大和检测微波信号，以及放大检测的图像信号，以及13代表输出图像信号的输出端。该微波探测器由天线3、信号处理装置4和输出端13组成。图2A是表示用于电子装置的探测器的方块图。在图中，参考标号3代表接收由放电产生的微波信号，5a代表高频频带的带通滤波器，其仅允许由天线接收的微波信号的指定频率分量通过，6代表一低噪声放大器，对带通滤波器5a和输出进行放大，5b代表用于高频频带的带通滤波器，10代表一检波器，它是一变换装置，用于将由带通滤波器5b输出的微波信号变换为图像信号，11代表放大该图像信号的图像信号放大器，以及13代表输出图像信号的输出端。
下面介绍其工况。参阅图2A和2B，利用天线3可接收由电子装置中放电产生的功率为P1的微波信号f1(例如5千兆赫，如图16所示)。然后由天线输出根据天线的增益使功率提高到P2的信号f1。在此之后，信号f1通过高频频带的带通滤波器5a，该滤波器的输出由于滤波器的损耗功率降低的P3。在此之后，该输出由低噪声放大器6放大到电平为P4。只有需要的信号分量才被允许通过带通滤波器5b。利用检波器10直接将微波信号变换为图像信号(电平为V1)，为一DC信号。利用图像信号放大器11将图像信号放大为电平为V2的信号，经过输出端13输出。由于频率较低，由放电产生的电磁波的功率电平(见图16)较高。在此之后，带通滤波器5a允许频率为f1±几百兆赫(例如f±100兆赫)的信号从其间通过，使得探测器的半导体器件(例如低噪声放大器6)能够防止由于高功率电平的低频电磁波而被损坏。由于在低噪声放大器6中产生的噪声，使噪声叠加到信号f1中。按常规方式，使用带通滤波器5b以便消除该噪声。利用任选的观察装置例如示波器观察输出信号。如图3A和3B所示，例如，在屏幕上显示微波信号的包络线信号的正或负半波部分。
在图2B中，由上部直线表示最大检测电平，利用下部直线表示最小检测电平。即使是在频率相同的情况下，电磁波功率电平也是随放电方式而变化的。在电子装置异常的初期阶段产生的电磁波的电平很低，或为-100到-80分贝。需要检测最低电平。
随着电子装置异常情况的发展，放电的强度增加，由放电产生的电磁波的电平也增加，因此，最好使得动态范围尽可能地大。然而，动态范围受到使所用的各种元件的特性(例如饱和)的限制，因此，限定了最大检测电平Pmax。
图2C表示探测器的输入/输出特性。按照上述工作结果，输出与微波信号的电平相对应的处于最小和最大检测电平Pmin和Pmax之间的图像信号。根据使用在探测器等中的半导体器件的特性，决定了各种输入/输出特性。因此，当微波信号的电平不高于Pmin时，该微波信号＂隐藏＂在探测器本身的噪声＂之后＂，使得不能检测到该微波信号。当微波信号的电平不低于Vmax时，放大器或检波器饱和，不会得到电平超过最大值的图像信号输出。
这种实施例的结构的接收灵敏度不是很高，但是对于例如由电弧放电或火花放电幅射产生的高电磁波电平(大约-80到-50分贝)的放电状况是足够的。因此，这一实施例适用于检测相对高的电平的电磁波。
如上所述，放电产生的电磁波具有宽频带的各频率分量，从低频带到微波频带。低于微波频带的频带已由例如为广播波和通讯波的各种电磁波所占据，因此易于受到干扰。与之对比，微波在应用上受到限制，其在空间中产生很大的衰减，很难受到空间中的电磁波的影响。因此，微波基本上是无噪声的。与利用声波不同，利用微波的该实施例不需要对由不同于放电的现象产生的噪声采取抵消措施，因而可以正确的判断。
在应用低频频带的情况下，为了检测放电，需要一种消除电磁波噪声的装置。在该实施例中，这种装置则不是必须的，该检波器直接将微波变换为图像信号，使得电路结构是简单的。此外，由于使用微波频带，探测器的各部分可以按照很小的尺寸构成。因此，按照该实施例，使微波探测器微型化，能够经济地生产。
可以利用天线的定向性，检测在任选空间范围内的放电。
在该实施例中，探测器的各部分可以按照很小的尺寸构成，实现非接触式放电检测方法。因而，探测器安装不受绝缘距离和安装方式的限制。
在该实施例中，以电的方式荻取由于放电引起的基本现象产生的信号(放电—电磁波幅射)。因此，与化学方法(放电—加热—有机绝缘物质的分解—收集—分析—检测)，可以更快地检测和更易于判断放电。
由于可以使探测器微型化，可以配置很多的探测器，使得根据检测时间和电平等的差别分析电磁波产生的位置。实施例2下面将介绍本发明的另一实施例。在电子装置绝缘恶化的起始阶段，基本上产生很小的放电，在这种放电状态下幅射的电磁波的电平低。根据对电子装置预防性维护的观点，必须要检测这种电平的放电。当探测器的信号处理装置由将微波直接变换为-DC信号的如实施例1所介绍的直接检测系统构成时，低噪声放大器6的增益必须高(约80分贝)。在这种情况下，放大器易于产生振荡，使得难于进行检测。
该实施例的结构使得不再需要高增益的低噪声放大器6，就可以检测低电平的电磁波。
图4是表示一微波探测器结构的方块图。在图中，用参考数码3、5a、6、10、11和13代表的各组成部分与在图2A中对实施例1中的各对应部分相同，对它们不再进行介绍。参考数码7代表一混频器，其输出的一中间频率信号的频率与由低噪声放大器6输出的微波信号的频率与由振荡器8的振荡信号的指定频率之间的差相对应。参考数码12代表中间频率频带的带通滤波器，用于消除在消频器7中产生的寄生信号，9代表对带通滤波器12的输出进行放大的中间频率信号放大器。
下面介绍其工况。天线3接收由电子装置中产生放电产生的微波信号f1。信号f1通过带通滤波器5a、由低噪声放大器6放大到预定的电平，然后提供到混频器7。由振荡器8输出端由混频器7提供频率为f2的信号。结果由混频器7输出中间频率f3＝f1-f2的信号。频率f2是预先确定的，使得信号f3的中间频率约为几百兆赫。由带通滤波器12由该信号中提取出一所需的信号，利用中间频率信号放大器9进行放大，然后利用该检波器10变换为图像信号。利用图像信号放大器11放大该图像信号，然后经过输出端13输出。当混频器7进行频率变换时，产生2f1-f2和2f2-f1的寄生信号。利用带通滤波器12消除这些寄生信号。例如任选的观察装置例如示波器来观察由该输出端传输的输出信号。
当对单一频率信号进行放大时，低噪声放大器必须具有高增益。然后在对单频率高增益的放大器中，经过会产生问题，例如振荡。在上述结构中，该频率被变换，并分别提供分别用于高频和中间频率部分的放大器。因此，提高了探测器的稳定性，防止了例如为振荡的问题出现。当频率较低时，可以使放大器的增益在稳定的状况下较高。因而，可以将中间频率信号放大器9的增益易于设定得较高，将低噪声放大器6的增益设定得较低，使得能够可靠地检测由放电产生的具有低电平的电磁波，借此提高检测性能。实施例3下面参阅附图，特介绍为了扩大响应范围已进行改进的一个实施例。
图5是表示一微波探测器结构的方块图。在图中，由参考标号3、5a、6、10、11和13代表的各组成部分与在图4表示实施例2中的对应部分相同，对它们不再介绍。参考标号14代表一对数放大器，其对带通滤波器12输出进行线性-对数变换和放大，然后以图像信号的形式输出。
下面介绍其工况。天线3接收由电子装置中放电产生的微波信号f1。信号f1通过带通滤器5a，由低噪声放大器6放大到预定的电平，然后提供到混频器7。
由振荡器8的输出端向混频器7提供频率为f2的信号。结果由混频器7输出一中间频率f3＝f1-f2的信号。由混频器7输出的信号f3通中间频率频带的带通滤波器12，以便仅提取所需的信号。被提取的信号在对数放大器14中被进行线性-对数变换和放大，然后以图像信号的形式输出。利用图像信号放大器n对该图像信号进行放大然后输出。
按照这种结构，与在实施例2中的响应范围约为20到30分贝的情况对比，该实施例保证响应范围为50到60分贝，从而至少增加20分贝。因而，最小可以达到100倍的响应范围。
按照这种结构，响应范围可以扩展，检测性能进一步提高。实施例4下面参照附图将介绍为了保证在实施例1和2中的探测器的动态范围的该实施例的改进结构。图6是微波探测器中从天线3到低噪声放大器6这段范围中的各部分的方块图。在图中，由参考数码3、5a、6、10、11和13代表的各组成部分与在图2中表示实施例1的对应部分相同，对它们不再介绍。
参考标号15表示用转换成组天线16的开关，19表示提取部分微波信号的耦合器，20表示一比较器，其根据由耦合器19获取的微波信号进行比较，并将一信号提供到开关15。接着低噪声放大器的各部分与在实施例1和2中的对应部分相同。
下面介绍其工况。天线3接收由电子装置放电产生的微波信号f1。信号f1通过带通滤波器5a，另外开关15转换成组天线16，使该信号电平衰减。在此之后，该信号被提供到低噪声放大器6。该检测器10的动态范围被限制到约30分贝。当被检测信号由于衰减器16使电平改变时，使该检波器10的输入信号可调节，探测器的动态范围可以增加到一个很大的数值例如在衰减器的数值为30分贝的情况下，可增到60分贝。接着低噪声放大器后的工况与实施例1和2的工况相同。
开关15利用控制信号自动转换。该信号是由比较器20输出的，该比较器将由耦合器19获取的部分微波信号f1的电平与一指定电平相比输。
根据这种结构，探测器的动态范围可以扩大，检测性能进一步改进。实施例5下面将参照附图介绍该实施例。图7是从天线3到低噪声放大器6这一范围的微波探测器的各部分的方块图。在图中参考数码3、5a、15和6代表的组成部分与图2和6中的对应部分相同，对它们不再介绍。参考数码17代表一终端，利用开关15的转换操作使得能够向其输入微波信号。
下面介绍其工况。天线3接收在电子设备中放电产生的微波信号f1。信号f1通过带通滤波器5a，然后经过开关15提供到低噪声放大器6。接着低噪声放大器后的工况与实施例1到3中的对应部分相同。开关15正常连接到低噪声放大器6。在安装有探测器的某些装置中，可能出现这种情况，由运行状态来决定，很明显由于出现放电之类，因而探测装置很可能受到过高电平的输入信号的作用。在这种状况下，改变开关15的状态，使得开关连接到终端17。这样就防止低噪声放大器6受到过高电平输入信号的作用，因此提高探测器的可靠性。
按照图6表示的实施例4中的同样的方式，可以将包含耦合器19和比较器20的探测器连接到开关15的前一级上，使得当可能损坏低噪声放大器6的过高电平的信号输入时，开关15自动转换到终端17上。
按照这种结构，可以保护低噪声放大器不受过高电平的输入信号的作用，借此提高探测器的可靠性。实施例6下面参照附图介绍该实施例。图8是由从天线到低噪声放大器的这一区域内的微波探测器的各部分的方块图。在图中由参考标号3、5a和6代表的组成部分与图2中的对应部分相同，对它们不再介绍。参考数码18代表一限位器，防止过高电平的微波信号输入。
下面介绍其工况。天线3接收在电子装置中产生放电产生的微波信号。信号f1经过带通滤波器5a，然后经过用于防护过高电平信号输入的限幅器18提供到低噪声放大器6。接着低噪声放大器后的工况与实施例1到3中的对应部分相同。在正常的使用状态下，输入到探测器中的电磁波的信号电平是低的。当装有探测器的目标装置中产生不希望发生的现象时，可能有这种情况过高电平的电磁波信号输入到天线3，并破坏探测器的电子器件。为了保护低噪声放大器6不受这种不希望发生的现象引起的损坏，将限幅器18接入到低噪声放大器6的前一级上，使得高于某一电平的信号不会输入到该放大器。这样就防止低噪声放大器6不受一过高电平的信号输入的影响，使探测器的可靠性提高。
根据这种结构，可以保护低噪声放大器不受过高电平的输入信号的影响，因而提高了探测器的可靠性。实施例7下面将介绍本发明的再一实施例。
图17是表示微波探测器工作的示意图，该探测器朝向一由金属限定的封闭空间。在图中，参考标号3、4和13分别代表本发明的微波探测器、信号处理装置和图像输出，56代表一封闭空间，例如由金属密封的壳体，57代表放电源，58和59代表电磁波的传播通道。
下面，介绍其工况。当在封闭空间56中一旦发生放电，由放射点沿三维的方向向周围幅射电磁波。当幅射的电磁波传播时，到达封闭空间56的器壁，由于封闭空间56的器壁是金属制的，电磁波58被反射。在封闭空间中重复反射的同时，在这一重复反射的过程中会有电磁波达到微波探测器的天线3。当然，还有来自幅射点的某些电磁波59直接到达天线3。因此，来自幅射点的直射波59和反射波58以彼此复合的方式到达微波探测器的天线3。因而，接收信号的电平提高，使灵敏度增加。
如上所述，当检测封闭空间中的放电时，由放电产生的直射波和反射波是以彼此复合的方式到达天线的。接收的信号电平提高，固而灵敏度增加。可以根据反射波检测放电产生的电磁波。因此，即使当在放电点和微波探测器之间存在障碍时，也能够检测到放电。因而，探测器配置的数目可以降低，选择安装位置的自由度可以增加。
如上所述，根据本发明，该微波探测器包含天线单元，用于接收在电子装置放电产生的微波信号；第一带通滤波器，其仅使由天线接收的微波信号的预定频率信号从其中通过，放大装置，用于放大由第一带通滤波器输出的微波信号；第二带通滤波器，其消除由放大装置产生的噪声；变换装置，用于将由第二带通滤波器输出的微波信号变换为图像信号；图像信号放大装置，用于放大由变换装置输出的图像信号。因此，微波探测器不受干扰的影响，具有很高的可靠性，可以可靠地检测放电。此外，由于使用微波频带，探测器整体可以微型化。这就使得能够将很多的探测器能够装到电子装置上，能测定放电位置。
该微波探测器包含用于输出振荡信号的信号发生装置；以及混频装置，用于接收来自放大装置的微波信号和来自信号发生装置的振荡信号，将两个信号彼此混合，以形成中间频率信号。因此，提高了探测器的稳定性，能够检测低电平的放电。
此外，该微波探测器包含用于放大中间频率信号以及将该信号变换图像信号的对数放大装置。因此，响应范围可以扩大，检测性能可以进一步改进。
当提供到比较装置上的微波信号的电磁波电平不低于一预定值时，开关装置自动转换到衰减装置，因此，探测器的动态范围可以扩大，探测性能可以进一步改进。
该微波探测器包含中断装置，用于当微波信号的电磁波电平大于一预定值时，中断微波信号。中断装置包含一开关和一终端。因此，可以保护低噪声放大器不受过高电平的信号输入的影响，借此提高探测器的可靠性。
该微波探测器包含一限幅器，当微波信号电磁波电平大于一预定值时，限制提供到低噪声放大器的微波信号的电磁波电平。因此，可以保护低噪声放大器不受过高电平的信号输入的影响，借此提高探测器的可靠性。
出于说明介绍的目的已经对本发明的优选实施例进行了介绍这并不是打算尽力将本发明限制到所述的确定形式，根据上面介绍或通过对本发明的实践可以实现各种改进和变化。为了解释本发明的原理及其应用，以使本技术领域的熟练人员能利用本发明，选择和介绍了该实施例，各种不同的实施例和各种改进可适用于预期的任一种特定应用。本发明的保护范围是由所提出的权利要求或等效物限定的。
权利要求
1.一种微波探测器，其特征在于包含天线装置单元，其用于接收由在电子装置中放电产生的微波信号，置于电子装置的附近，第一带通滤波装置，仅使由天线单元接收的微波信号中预定频率信号通过该滤波器，放大装置，用于放大由所述第一带通滤波器输出的微波信号，第二带通滤波器，用于消除由所述放大装置产生的噪声，变换装置，用于将由所述第二带通频波器输出的微波信号变换为图像信号，以及图像信号放大装置，用于放大由所述变换装置输出的图像信号。
2.一种微波探测器，其特征在于包含天线单元，用于接收由在电子装置中发生的放电产生的微波信号，置于电子装置附近，第一带通滤波器，仅使由所述天线单元接收的微波信号中的预定频率信号通过所述滤波器，放大装置，用于放大由所述第一带通滤波器输出的微波信号，信号发生装置，用于输出振荡信号，混频装置，用于接收来自放大装置的微波信号和来自所述信号发生装置的振荡信号，并将两个信号彼此混合，□形成一中间频率信号，第二带通滤波器，用于消除由所述混频装置输出的中间频率信号中的噪声，中间频率信号放大装置，用于放大由所述第二带通滤波器输出的中间频率信号，变换装置，用于将由所述中间频率信号放大装置输出的中间频率信号变换为图像信号，及图像信号放大装置，用于放大由所述变换装置输出的图像信号。
3.根据权利要求1所述的微波探测器，其特征在于所述变换装置包含一个对数放大和变换装置，用于放大由所述第二带通滤波器输出的中间频率信号和用于将该信号变换为一图像信号。
4.根据权利要求1所述的微波探测器，其特征在于还包含在所述放大装置前一级中的耦合装置，用于获取部分微波信号，比较装置，用于将由所述耦合装置获取的微波信号的电磁波电平与一预定值比较，衰减装置用于衰减该微波信号，以及转换装置，用于将该微波信号转换到所述衰减装置，以及当提供到所述比较装置的微波信号的电磁波电平不低于该预定值时，所述转换装置自动转换到所述衰减装置。
5.根据权利要求2所述的微波探测器，其特征在于还包括在所述放大装置前一级中的耦合装置，用于获取一部分微波信号，比较装置，用于将由所述耦合装置获取的微波信号的电磁波电平与一预定的数值比较；衰减装置，用于衰减该微波信号，以及转换装置，用于将微波信号转换到衰减装置，以及当提供到比较装置上的微波信号的电磁波电平不低于该预定值时，所述转换装置自动转换到衰减装置。
6.根据权利要求1所述的微波探测器，其特征在于还包括在所述放大装置前一级中的中断装置，用于当微波信号的电磁波电平大于一预定值时，中断微波信号，所述中断装置包括一开关和一终端。
7.根据权利要求2所述的微波探测器，其特征在于还包含在所述放大装置前一级中的中断装置，用于当微波信号的电磁波电平大于一预定值时，中断微波信号，所述中断装置包含一开关和一终端。
8.根据权利要求1所述的微波探测器，其特征在于还包含在所述放大装置前一级中的限幅器，当微波信号的电磁波电平大于一预定值时，限制该微波信号的电磁波电平。
9.根据权利要求2所述的微波探测器，其特征在于还包含在所述放大装置前一级中的限幅器，当微波信号的电磁波电平大于一预定值时，限制该微波信号的电磁波电平。
全文摘要
一种微波探测器，包含可能产生放电的目标装置的壳体1；目标装置2；天线3，用于接收放电产生的微波信号，附着于目标装置壳体1上；信号处理装置4，连接到天线3，放大和检测微波信号，以及放大检测的图像信号；和一输出端13，经其输出图像信号。
文档编号G01R31/08GK1162746SQ9610803
公开日1997年10月22日 申请日期1996年4月15日 优先权日1996年4月15日
发明者宫田智之, 大谷洋司 申请人:三菱电机株式会社