用于多回路大电流放电电路的电流采集装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型应用于高压电源及脉冲功率放电设备，具体涉及到需要精确测量多回路负载大电流脉冲放电的高压设备。
【背景技术】
[0002]在脉冲功率技术行业和激光技术领域中，高压大功率装置的发展越来越迅速，系统能量的不断提升导致设备负载放电电流越来越大，精确的采集和数据实时传输能够有效的反映设备运行过程中的状态。一般的电流数据采集装置使用在低压环境下工作，其特征在于通过电流传感器、电压电流转换芯片、A/D转换器采集数据，将处理后的数据传送至上位机控制软件进行显示。但目前现有的一些高电压、大电流的装置在运行过程中，一般都是多个负载回路同时进行脉冲放电，这种数据采集模块往往会因为采集电流的范围而受到限制，同时在高电压、大电流的强电磁干扰的环境下，数据采集往往不能够满足设计时候的需要，电磁干扰会直接或间接导致数据采集异常，甚至损坏仪器。
【实用新型内容】
[0003]为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种用于多回路大电流放电电路的电流采集装置，适用于脉冲功率设备中高电压、大电流的脉冲放电中，能够同时测量一路或多路单次负载放电的脉冲电流，并且保证该装置在工作过程中不受强电磁干扰的影响，提供有效的采集精度和实效性，保证测试人员能够通过上位机快速、直观的查看放电电流状态。本实用新型设计的特点是采集精度高、采集电流大、采集速度快等。
[0004]本实用新型的技术方案是:一种用于多回路大电流放电电路的电流采集装置，包括电流采集取样单元、数据采集分机和上位机，电流采集取样单元采集放电回路中的脉冲电流信号送入数据采集分机，数据采集分机对数据进行运算处理后通过串口上传给上位机，所述电流采集取样单元包括一组罗科夫斯基微分线圈和二次取样积分线圈，罗科夫斯基微分线圈通过放电回路中取样得到负载的脉冲电流信号，通过二次取样积分线圈后转换为电压信号送入数据采集分机。所述数据采集分机包括采样信号处理模块、MCU单片机和外围辅助电路，采样信号处理模块通过将二次取样积分线圈后转换的电压信号进行运算放大处理后送入MCU单片机，上位机通过通信串口读取MCU单片机的数据。所述外围辅助电路包括芯片的供电电路、串口服务电路以及复位电路。所述数据采集分机与上位机之间的串口通讯介质为光纤。所述数据采集分机增加了抑制电磁干扰的隔离变压器和磁环。所述电流采集装置包括16路电流采集取样单元，每路电流采集取样单元包括一组罗科夫斯基微分线圈和二次取样积分线圈。
[0005]本实用新型有如下积极效果:本实用新型的电流采集装置可同时采集多回路的脉冲放电电流，采集电流范围大，采集长度宽，数据采集分机具有完善的强电磁干扰措施，模块化设计，体积小，采样精度高，具有采集速度快的特点，易于移植，灵活性高，能够有效在强电磁干扰环境中满足工作测试需求。
【附图说明】
[0006]图1为本实用新型放电电流波形采集原理图；
[0007]图2为本实用新型数据采集分机原理图；
[0008]图3为本实用新型采集电流取样处理单元原理图；
[0009]图4为本实用新型采集数据波形图。
【具体实施方式】
[0010]下面对照附图，通过对实施例的描述，本实用新型的【具体实施方式】如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的实用新型构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
[0011]本发明提供的用于多回路大电流放电电路的电流采集装置包括电流采集取样单元、数据采集分机和上位机，该装置适用于脉冲功率技术中高电压、大电流的设备放电，能够同时测量一路或多路单次负载放电的脉冲电流，并且保证该装置在工作过程中不受强电磁干扰的影响。
[0012]图1为放电电流波形采集原理图，电流采集取样单元包括罗科夫斯基微分线圈和二次取样积分线圈，罗科夫斯基微分线圈通过放电回路中取样得到负载的脉冲电流信号，通过二次取样积分线圈后转换为电压信号送入数据采集分机，通过数据采集分机进行信号处理，可实现有效精确的取样，同时，二次积分线圈能有效抵抗大电流带来的强电磁干扰。
[0013]数据采集分机包括采样信号处理模块、MCU单片机和供电模块，同时为与上位机通讯提供通讯接口，本数据采集分机可满足16路放电电流的数据采集。采样信号处理模块和MCU单片机芯片组合可构成一块数据采集板，用于采集处理电流信号，本实用新型设计中采用DSP芯片(也可以用51系列单片机或其他芯片代替)，供电模块为数据采集板提供工作电源。
[0014]数据采集分机是通过送入的外同步信号作为采集标志位开始采集，利用同轴电缆得到电流互感器二次取样的电流波形参数，然后通过数据采集板进行采集值的处理运算，并通过串口通信功能与上位机通讯，将得到的采集数据通过串口上传给计算机。本设计中数据采集分机工作在高电压大电流的环境中，因此采用光纤作为串口通讯的传输介质。另外，数据采集分机内部增加了隔离变压器和磁环，有效的降低了分机的电磁干扰，抑制了因引线带来的传导干扰，有效的保障和提高了数据采集分机的可靠性和电磁兼容性，如图2所示。
[0015]数据采集分机是整个波形采集装置的核心部件，其内部数据采集采集板是数据处理通信的关键单元，主要用于处理采样后的电流信号，并通过MCU芯片与上位机之间进行通讯，其可分为三个部分:⑴、采样信号处理模块；(2)、MCU单片机；(3)外围辅助电路。
[0016]采样信号处理模块通过将二次电流互感器取样到的信号进行运算放大处理后送入MCU单片机，一般DSP芯片内核自带ADC功能，通过MCU单片机的数据通过串口通信接口上传至上位机，利用串口协议读取数据。芯片外围电路是为MCU单片机提供帮助的辅助电路，包括芯片的供电电路、串口服务电路以及复位电路等，如图3所示。
[0017]数据采集分机采用全封闭的标准化机箱，体积小，电磁兼容性能好，其控制接口采用快插拔插头，操作简单方便，移植性能较强。
[0018]上位机控制计算机通过串口通信传输的波形数据，利用描点法绘制波形曲线，同时，根据不同的需求，还可以直接利用软件读取放电电流幅值、脉宽等，利用面积法，可以自动判断放电电流波形是否正常，异常状态报错等功能，如图4所示。
[0019]上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于多回路大电流放电电路的电流采集装置，其特征在于:包括电流采集取样单元、数据采集分机和上位机，电流采集取样单元采集放电回路中的脉冲电流信号送入数据采集分机，数据采集分机对数据进行运算处理后通过串口上传给上位机，所述电流采集取样单元包括一组罗科夫斯基微分线圈和二次取样积分线圈，罗科夫斯基微分线圈通过放电回路中取样得到负载的脉冲电流信号，通过二次取样积分线圈后转换为电压信号送入数据采集分机。2.根据权利要求1所述的电流采集装置，其特征在于:所述数据采集分机包括采样信号处理模块、MCU单片机和外围辅助电路，采样信号处理模块通过将二次取样积分线圈后转换的电压信号进行运算放大处理后送入MCU单片机，上位机通过通信串口读取MCU单片机的数据。3.根据权利要求2所述的电流采集装置，其特征在于:所述外围辅助电路包括芯片的供电电路、串口服务电路以及复位电路。4.根据权利要求1所述的电流采集装置，其特征在于:所述数据采集分机与上位机之间的串口通讯介质为光纤。5.根据权利要求4所述的电流采集装置，其特征在于:所述数据采集分机增加了抑制电磁干扰的隔离变压器和磁环。6.根据权利要求1-5任意一项所述的电流采集装置，其特征在于:所述电流采集装置包括16路电流采集取样单元，每路电流采集取样单元包括一组罗科夫斯基微分线圈和二次取样积分线圈。
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于多回路大电流放电电路的电流采集装置，包括电流采集取样单元、数据采集分机和上位机，电流采集取样单元采集放电回路中的脉冲电流信号送入数据采集分机，数据采集分机对数据进行运算处理后通过串口上传给上位机，所述电流采集取样单元包括一组罗科夫斯基微分线圈和二次取样积分线圈，罗科夫斯基微分线圈通过放电回路中取样得到负载的脉冲电流信号，通过二次取样积分线圈后转换为电压信号送入数据采集分机。本实用新型适用于脉冲功率设备中高电压、大电流的脉冲放电中，能够同时测量一路或多路单次负载放电的脉冲电流，并且保证该装置在工作过程中不受强电磁干扰的影响。
【IPC分类】G01R23/16, G01R19/25
【公开号】CN204731308
【申请号】CN201420850319
【发明人】蒲育勤, 程辉, 史中梁, 杨志, 吴素贞, 潘传杰
【申请人】芜湖国睿兆伏电子有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2014年12月27日