[实用新型]高电位差环境下进行信号传输及高压隔离的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电学及光学领域，特别是涉及一种在高电位差环境下进行信号传输及高压隔离的装置。

背景技术

在光纤技术出现以前，高压及高隔离电位测量一直是个难题。对于高压测量，由于无法采用合适的技术手段实现电压隔离，人们只能使用一些简单的方法。最常用的方法就是使用高压棒进行测量。但高压棒只适合在设备的调试过程中使用，一旦调试完毕，设备投入运行，出于安装、结构、使用、安全等各方面因素的考虑，通常无法在设备运行时用高压棒测试，这就给高压的实时测量造成困难。另外，高压棒不能实现高压与地电位的完全隔离，给操作人员带来安全隐患，也限制了这种手段的使用。

另外，人们也使用隔离放大器进行隔离电压的测量。但由于材料、工艺的限制，隔离放大器在高压测量中面临的最主要的问题就是隔离电压偏低，不能在更高电压的场合应用，这也限制了它的应用领域。一般隔离电压只有数千伏，显然不能满足高隔离电位测量的需求。

而现代化的雷达，特别是军事用途雷达，由于探测距离和探测精度的不断提高，需要有越来越大的发射功率，行波管的工作电位也较高，达数十千伏，由于高电位的特殊性，在雷达发射机中，行波管工作时的各种电参数的实时、在线检测一直是个难题。一方面，在大功率的雷达发射机中，必须使用行波管产生足够的功率输出，行波管作为最重要的部件发挥着不可替代的作用；另一方面，由于行波管工作时所处的高电位，对它的工作状态和工作参数的检测和传输难以实现，也就缺乏了对其进行实时监测和控制的手段，使雷达发射机在工作时不能处于完全受控状态，降低了设备的可靠性，增加了设备发生故障的风险。因此，如何实现雷达发射机中行波管工作时参数的实时检测、传输成为亟待解决的问题。

在高压隔离电源中，有利用光纤实现电源模拟电压检测、传输的应用。主要原理是在高压端采用压频变换原理将电压信号转换为频率信号，并对频率信号进行电光转换转换为光信号传输。在低压端，再将光信号转换为电信号，将频率信号恢复为电压信号，从而实现检测、传输。如果采用压频变换原理实现上述功能，采用压频变换原理制成的压频转换装置体积一般都较大，每一路输入信号均需采用一根光纤传输，共需10路传输通道。

对于触发脉冲信号的传输，在目前的雷达发射机中，均采用隔离变压器实现触发脉冲信号的传输，隔离变压器的结构图如图1。

隔离变压器是将触发脉冲信号送入一个带有磁芯和线圈的隔离变压器的初级线圈输入端子，利用磁芯和线圈的电信号耦合作用，将电脉冲信号耦合到隔离变压器的次级线圈输出端子。通过增加初级线圈与次级线圈之间的距离实现初级与次级之间的电压隔离，从而实现脉冲信号的传输。

利用压频变换原理实现模拟电压信号检测和传输的方法存在以下几个缺点：

由于对需要传输的模拟电压信号采取了压频变换，而频率信号不能直接叠加传输，使得对每一个要传输的模拟电压信号都需要一个独立的信号通道和光通道来实现信号的传输，使得在传输多路信号的情况下，需要多个独立的信号通道和多根光纤，造成系统体积庞大，结构复杂，成本增加很多，而可靠性下降很多；

采用压频变换方式，其壳体上开口比较多，每一个开孔都可能成为电磁干扰的路径，而且高电压的打火现象可能会通过孔槽进入到系统内部，造成系统内部器件损坏，无法正常工作或误触发现象，造成整机系统的工作失灵或失效。

采用隔离变压器实现脉冲信号的传输方法存在以下缺点：

隔离变压器的磁芯为铜质材料，其重量大，随线圈匝数的增长成倍数增加，达kg级。

隔离变压器能够隔离的高压有限，一般为数千伏，如果隔离电压过大，隔离变压器的尺寸随之增大，造成结构庞大，可靠性降低。

隔离变压器具有分布参数，信号之间有串扰，结构上不合理，不能实现高压端与低压端间的完全隔离，给使用带来安全隐患。

当传输脉冲脉宽过大，在几十毫秒时，触发脉冲变压器容易饱和；当传输脉冲频率过大时，数千赫兹以上时，触发脉冲变压器损耗变大，发热严重，会导致内部热量集中，如果散热不及时的话，会使传输特性发生偏移，严重的可能会危及发射机的寿命。

实用新型内容

本实用新型提供一种在高电位差环境下进行信号传输及高压隔离的装置，用以解决现有技术中存在安全性低、精度差问题。

为达上述目的，本实用新型提供一种高电位差环境下进行信号传输及高压隔离的装置，所述装置包括：对高压端信号进行传输的高压端模块和对低压端信号进行传输的低压端模块，所述高压端模块和低压端模块通过光纤连接；

其中，所述高压端模块和低压端模块的壳体上设置有直插管脚。