[实用新型]高功率微波腔体的光辐射监测设备

说明书

本实用新型公开了一种高功率微波腔体的光辐射监测设备，包括电源接口，还包括：屏蔽盒；安装在盒内上方的上电路板，包括电源模块和自检电路；安装在盒体下方的下电路板，包括光电转换探头、I‑V转换电路、滤波模块、信号判断模块、报警逻辑判断模块，光电转换探头将光信号转换为电信号后，输入I‑V转换电路，滤波模块通过放大电路对信号电压进行放大，信号判断模块将模拟信号转化为逻辑电平信号，报警逻辑判断模块将该逻辑电平信号作为硬件报警信号接入到保护系统；SMA接口；光传感探头；散热片。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：(1)性能稳定性高，响应速度快；(2)操作简单，设计成本低，安装方便。

技术领域

本实用新型涉及光辐射监测设备，尤其涉及高功率微波腔体的光辐射监测设备。

背景技术

高功率微波HPM指瞬时功率超过100MW、频率范围在1G-300GHz之间的强电磁脉冲，具有高频率、短脉冲和高功率的特点；其在军事、工业设备和科学研究方面有着重要的应用，尤其在强流粒子加速器中，常常选取高功率微波源作为腔体的激励源。在实际工作环境中，高功率微波在真空环境中传输时会由于功率传输设备制造工艺上的不完美等因素而导致二次电子倍增效应或者电弧放电效应的发生。这两种效应的发生都会对处于工作状态的高频传输设备造成损害，甚至造成局部短路或局部温度升高，破坏需要稳定的极低温的超导腔的工作环境。因此，在真空环境下传输大功率微波时，需要实时监测这两种效应，以便在某一效应发生时及时切断功率电路，避免造成对微波传输介质表面的长时间损伤。

由高功率微波传输导致的电子二次倍增效应以及电弧放电效应的过程中都伴随着高能量的释放，因此均会以光的方式发出辐射。其区别仅在于两种效应对外辐射的可见光线的波长不同，一种辐射为波长580nm的偏黄可见光，另一种辐射为波长460nm的偏紫可见光。因此利用光探测技术可以有效地对这两种效应进行实时检测，从而达到保护重要实验设备、降低维护成本和提高实验精度的目的。

传统的减少二次电子倍增效应或者电弧放电效应的措施有以下两种：(1)通过改善设备的机械结构、腔体使用特殊材料，或者在腔体的表面镀膜，使之能够减少产生二次电子或者电弧放电效应。此方法对微波腔体的加工工艺的要求较高，且成本较高，而且无法实现完全抑制二次电子倍增效应或者电弧放电效应，使得高功率微波腔体仍然需要一套保护方案。(2)使用监测并限制电弧效应的装置，可以及时的断开功率电路。然而目前已有的解决方案中，绝大多数是使用光纤将光信号送到处于远方的传感信号监测电路，当光纤受损时，需要频繁的更换部件，提高人力和硬件成本；另外，由于粒子加速器的高功率微波腔所处的工作环境存在一定的辐射，因而需要减少系统故障发生率，进而减少人为操作的次数，导致使用受限。因此，高功率微波腔体中的二次电子倍增效应以及电弧放电效应监测和报警已经成为亟待解决的问题。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种高功率微波腔体的光辐射监测设备，以解决高功率微波腔体中的二次电子倍增效应以及电弧放电效应监测和报警问题。

技术方案：监测设备包括电源接口，还包括：

屏蔽盒；

上电路板，包括电源模块和自检电路，上电路板安装在屏蔽盒内上端；

下电路板，包括光电转换探头、I-V转换电路、滤波模块、信号判断模块、报警逻辑判断模块；下电路板安装在屏蔽盒内下端；光电转换探头将获取的光信号转换为电信号后，输入I-V转换电路；滤波模块对经过放大的信号进行低通选频，滤除高频信号，保留直流信号；信号判断模块将模拟电路信号转化为逻辑电平信号；报警逻辑判断模块将该逻辑电平信号作为硬件报警信号接入到保护系统；

SMA接口，包括TTL输出口、LVDS输出口、LVDS输出口和复位信号输入口，SMA接口设置在屏蔽盒盒体外侧；

光传感探头，光传感探头安装在屏蔽盒盒体外侧下方，将光信号转化为电信号；

散热片，固定在上下电路板之间。