專利名稱：高電位差環(huán)境下進行信號傳輸及高壓隔離的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電學及光學領(lǐng)域，特別是涉及一種在高電位差環(huán)境下進行信號傳 輸及高壓隔離的裝置。
背景技術(shù)：
在光纖技術(shù)出現(xiàn)以前，高壓及高隔離電位測量一直是個難題。對于高壓測量，由于 無法采用合適的技術(shù)手段實現(xiàn)電壓隔離，人們只能使用一些簡單的方法。最常用的方法就 是使用高壓棒進行測量。但高壓棒只適合在設(shè)備的調(diào)試過程中使用，一旦調(diào)試完畢，設(shè)備投 入運行，出于安裝、結(jié)構(gòu)、使用、安全等各方面因素的考慮，通常無法在設(shè)備運行時用高壓棒 測試，這就給高壓的實時測量造成困難。另外，高壓棒不能實現(xiàn)高壓與地電位的完全隔離， 給操作人員帶來安全隱患，也限制了這種手段的使用。另外，人們也使用隔離放大器進行隔離電壓的測量。但由于材料、工藝的限制，隔 離放大器在高壓測量中面臨的最主要的問題就是隔離電壓偏低，不能在更高電壓的場合應 用，這也限制了它的應用領(lǐng)域。一般隔離電壓只有數(shù)千伏，顯然不能滿足高隔離電位測量的需求。而現(xiàn)代化的雷達，特別是軍事用途雷達，由于探測距離和探測精度的不斷提高，需 要有越來越大的發(fā)射功率，行波管的工作電位也較高，達數(shù)十千伏，由于高電位的特殊性， 在雷達發(fā)射機中，行波管工作時的各種電參數(shù)的實時、在線檢測一直是個難題。一方面，在 大功率的雷達發(fā)射機中，必須使用行波管產(chǎn)生足夠的功率輸出，行波管作為最重要的部件 發(fā)揮著不可替代的作用；另一方面，由于行波管工作時所處的高電位，對它的工作狀態(tài)和工 作參數(shù)的檢測和傳輸難以實現(xiàn)，也就缺乏了對其進行實時監(jiān)測和控制的手段，使雷達發(fā)射 機在工作時不能處于完全受控狀態(tài)，降低了設(shè)備的可靠性，增加了設(shè)備發(fā)生故障的風險。因 此，如何實現(xiàn)雷達發(fā)射機中行波管工作時參數(shù)的實時檢測、傳輸成為亟待解決的問題。在高壓隔離電源中，有利用光纖實現(xiàn)電源模擬電壓檢測、傳輸?shù)膽谩Ｖ饕硎?在高壓端采用壓頻變換原理將電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，并對頻率信號進行電光轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 為光信號傳輸。在低壓端，再將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，將頻率信號恢復為電壓信號，從而實 現(xiàn)檢測、傳輸。如果采用壓頻變換原理實現(xiàn)上述功能，采用壓頻變換原理制成的壓頻轉(zhuǎn)換裝 置體積一般都較大，每一路輸入信號均需采用一根光纖傳輸，共需10路傳輸通道。對于觸發(fā)脈沖信號的傳輸，在目前的雷達發(fā)射機中，均采用隔離變壓器實現(xiàn)觸發(fā) 脈沖信號的傳輸，隔離變壓器的結(jié)構(gòu)圖如圖1。隔離變壓器是將觸發(fā)脈沖信號送入一個帶有磁芯和線圈的隔離變壓器的初級線 圈輸入端子，利用磁芯和線圈的電信號耦合作用，將電脈沖信號耦合到隔離變壓器的次級 線圈輸出端子。通過增加初級線圈與次級線圈之間的距離實現(xiàn)初級與次級之間的電壓隔 離，從而實現(xiàn)脈沖信號的傳輸。利用壓頻變換原理實現(xiàn)模擬電壓信號檢測和傳輸?shù)姆椒ù嬖谝韵聨讉€缺點由于對需要傳輸?shù)哪M電壓信號采取了壓頻變換，而頻率信號不能直接疊加傳
3輸，使得對每一個要傳輸?shù)哪M電壓信號都需要一個獨立的信號通道和光通道來實現(xiàn)信號 的傳輸，使得在傳輸多路信號的情況下，需要多個獨立的信號通道和多根光纖，造成系統(tǒng)體 積龐大，結(jié)構(gòu)復雜，成本增加很多，而可靠性下降很多；采用壓頻變換方式，其殼體上開口比較多，每一個開孔都可能成為電磁干擾的路 徑，而且高電壓的打火現(xiàn)象可能會通過孔槽進入到系統(tǒng)內(nèi)部，造成系統(tǒng)內(nèi)部器件損壞，無法 正常工作或誤觸發(fā)現(xiàn)象，造成整機系統(tǒng)的工作失靈或失效。采用隔離變壓器實現(xiàn)脈沖信號的傳輸方法存在以下缺點隔離變壓器的磁芯為銅質(zhì)材料，其重量大，隨線圈匝數(shù)的增長成倍數(shù)增加，達kg 級。隔離變壓器能夠隔離的高壓有限，一般為數(shù)千伏，如果隔離電壓過大，隔離變壓器 的尺寸隨之增大，造成結(jié)構(gòu)龐大，可靠性降低。隔離變壓器具有分布參數(shù)，信號之間有串擾，結(jié)構(gòu)上不合理，不能實現(xiàn)高壓端與低 壓端間的完全隔離，給使用帶來安全隱患。當傳輸脈沖脈寬過大，在幾十毫秒時，觸發(fā)脈沖變壓器容易飽和；當傳輸脈沖頻率 過大時，數(shù)千赫茲以上時，觸發(fā)脈沖變壓器損耗變大，發(fā)熱嚴重，會導致內(nèi)部熱量集中，如果 散熱不及時的話，會使傳輸特性發(fā)生偏移，嚴重的可能會危及發(fā)射機的壽命。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種在高電位差環(huán)境下進行信號傳輸及高壓隔離的裝置，用以解 決現(xiàn)有技術(shù)中存在安全性低、精度差問題。為達上述目的，本實用新型提供一種高電位差環(huán)境下進行信號傳輸及高壓隔離的 裝置，所述裝置包括對高壓端信號進行傳輸?shù)母邏憾四K和對低壓端信號進行傳輸?shù)牡?壓端模塊，所述高壓端模塊和低壓端模塊通過光纖連接；其中，所述高壓端模塊和低壓端模塊的殼體上設(shè)置有直插管腳。進一步，所述高壓端模塊包括高壓端電壓信號輸入輸出單元、高壓端信號處理單 元、高壓端光電轉(zhuǎn)換單元和高壓端電光轉(zhuǎn)換單元；所述低壓端模塊包括低壓端電壓信號輸 入輸出單元、低壓端信號處理單元、低壓端光電轉(zhuǎn)換單元和低壓端電光轉(zhuǎn)換單元；其中，所述高壓端信號處理單元分別與所述高壓端電壓信號輸入輸出單元、高壓 端光電轉(zhuǎn)換單元和高壓端電光轉(zhuǎn)換單元連接；所述低壓端信號處理單元分別與所述低壓端 電壓信號輸入輸出單元、低壓端光電轉(zhuǎn)換單元和低壓端電光轉(zhuǎn)換單元連接；所述高壓端光 電轉(zhuǎn)換單元通過所述光纖與所述低壓端電光轉(zhuǎn)換單元連接；所述高壓端電光轉(zhuǎn)換單元通過 所述光纖與所述低壓端光電轉(zhuǎn)換單元連接。進一步，所述高壓端模塊還包括與所述高壓端光電轉(zhuǎn)換單元連接的高壓端脈沖信 號輸出單元；所述低壓端模塊還包括與所述低壓端電光轉(zhuǎn)換單元連接的低壓端脈沖信號輸入單元。進一步，所述高壓端信號處理單元包括模數(shù)轉(zhuǎn)換子單元，與所述高壓端電壓信號輸入輸出單元連接；高壓端處理器，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換子單元連接；[0026]數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元，與所述高壓端處理器連接。進一步，所述低壓端信號處理單元包括數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元，與所述低壓端電壓信號輸入輸出單元連接；低壓端處理器，與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元連接；模數(shù)轉(zhuǎn)換子單元，與低壓端處理器連接。進一步，所述高壓端電壓信號輸入輸出單元設(shè)置有運算放大器。進一步，所述低壓端電壓信號輸入輸出單元設(shè)置有運算放大器。進一步，所述高壓端模塊或低壓端模塊的殼體由經(jīng)導電氧化處理的鋁材制成。進一步，所述高壓端模塊或低壓端模塊的殼體由經(jīng)鍍金處理的銅料制成。進一步，所述光纖與所述高壓端模塊和低壓端模塊通過ST/PC或FC/PC光接口形 式連接。本實用新型有益效果如下本實用新型采用光纖材料進行高速多路數(shù)據(jù)信號的傳輸處理，使用一根光纖構(gòu)造 光通道即可傳輸多路混合信號。利用光纖優(yōu)良的電絕緣性，可以很好的實現(xiàn)高電壓的隔離， 且傳輸通道不受電磁干擾，如需要加大電壓隔離性能，只需加長光纖長度即可實現(xiàn)，簡單方 便。另外，該裝置具有體積小，重量輕，可安裝在印制板上的優(yōu)點。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)在高電位差環(huán)境下進行信號傳輸及高壓隔離的原理示意圖；圖2為本實用新型實施例一種高電位差環(huán)境下進行信號傳輸及高壓隔離裝置的 整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型實施例一種高電位差環(huán)境下進行信號傳輸及高壓隔離裝置的 詳細結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖以及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所 描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不限定本實用新型。下面以本實用新型的高電位差環(huán)境下進行信號傳輸及高壓隔離的裝置應用于雷 達行波管為例，進行詳細說明。如圖2、圖3所示，本實用新型實施例涉及的高電位差環(huán)境下進行信號傳輸及高壓 隔離的裝置主要包括高壓端模塊、低壓端模塊和傳輸光纖三大部分。高壓端模塊位于行波 管負高壓端一側(cè)，用以與行波管電源部件交換參數(shù)。低壓端模塊位于低壓端地電位一側(cè)，用 以與雷達發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)交換參數(shù)。高壓端模塊、低壓端模塊之間用四根傳輸光纖連接，進 行兩個相反方向的光信號傳輸，傳輸光纖既起到傳輸信號的作用，也起到隔離高壓的作用。高壓端模塊和低壓端模塊的殼體結(jié)構(gòu)相同，殼體使用鋁材經(jīng)導電氧化，或銅料經(jīng) 鍍金處理，具有很寬廣的環(huán)境適應性能，鋁導電氧化殼體適用于對重量要求比較嚴格的場 合，采用鋁制材料制作金屬外殼可以很好的屏蔽外界電磁干擾和靜電的影響，本身重量只 有幾百克，僅相當于傳統(tǒng)的隔離變壓器的十分之一左右，節(jié)約了內(nèi)部空間，具有體積小、重 量輕的優(yōu)點。銅鍍金殼體適用于對鹽霧性能要求比較苛刻的場合。為便于安裝和使用，產(chǎn)
5品采用模塊化設(shè)計，產(chǎn)品的安裝方式為印制板安裝，在盒體底部留有兩排引腳，使用時可將 產(chǎn)品置于印制板上方，并將引腳放入印制板焊盤孔內(nèi)，進行焊接，就可將產(chǎn)品牢牢地焊接在 印制板上，不僅節(jié)省了接插件和需要的空間，也方便了安裝和調(diào)試。裝置表面為全金屬表面，除光、電接口外，殼體表面無其他任何開孔或者溝槽，一 方面是為了防止高壓端的電磁干擾通過高壓端殼體的孔槽竊入到裝置內(nèi)部，會對內(nèi)部的低 壓芯片和電源電路造成損壞，使系統(tǒng)無法正常工作或徹底報廢；另一方面還可以通過優(yōu)良 的電磁屏蔽手段來作為備用的功能擴展口，一旦需要，可以在不進行較大改動的情況下，實 現(xiàn)功能的擴展。裝置采用雙列直插20管腳結(jié)構(gòu)，與外部設(shè)備進行通訊。使用時可直接將管腳插入 預留的印制板孔槽并焊接即可，操作簡單方便，牢固可靠。在殼體底部留有約1mm的方形臺 階，這樣設(shè)計是為了在安裝在印制板的時候，在金屬殼體和印制板之間留有一定的縫隙，設(shè) 計者進行印制板設(shè)計時可以在殼體的下方位置進行電氣走線，裝配時不會使印制板上的電 氣走線與組件殼體發(fā)生短路現(xiàn)象，提高設(shè)計的靈活性。殼體底部開有四個螺絲定位孔，不僅可以固定底板和外殼，而且還可以在印制板 焊接的時候從印制板下方直接穿上來，將底板，外殼和印制板固定在一起，加強接觸的可靠 性，提高組件耐振動、沖擊等機械性能；底部的雙列直插20管腳設(shè)計，每個管腳間距為標準 間距，在設(shè)計時無需重新制作元件封裝；同時由于內(nèi)部具有電源保護電路，可支持熱插拔功 能。在光信號接口上采用ST(卡接式圓型)/PC(微球面研磨拋光)或FC(圓型帶螺 紋)/PC(微球面研磨拋光)光接口形式，符合力學設(shè)計理念。不僅方便模塊的安裝、調(diào)試， 而且對模塊有非常好的夾緊作用，可以保障光通道不會因為外力或其他因素發(fā)生不必要的 通訊中斷，降低故障發(fā)生的概率。在高壓端模塊，設(shè)置高壓端電壓信號輸入輸出單元接收外部輸入的四路電壓信 號，經(jīng)高壓端信號處理單元信號處理后，高壓端電光轉(zhuǎn)換單元進行電光轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為光信號， 經(jīng)光纖傳輸。同時，高壓端模塊設(shè)置高壓端光電轉(zhuǎn)換單元，接收低壓端模塊送來的傳輸電壓 光信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)高壓端信號處理單元信號處理后，恢復為電壓信號，由高 壓端電壓信號輸入輸出單元輸出。并且，高壓端模塊設(shè)置兩路光電轉(zhuǎn)換電路，接收低壓端模 塊送來的觸發(fā)脈沖光信號，恢復為觸發(fā)脈沖電信號由高壓端脈沖信號輸出單元輸出。在低壓端模塊，設(shè)置低壓端光電轉(zhuǎn)換單元，接收高壓端模塊送來的傳輸電壓光信 號，轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)低壓端信號處理單元信號處理后恢復為電壓信號，由低壓端電壓信號 輸入輸出單元輸出。同時，低壓端模塊由低壓端電壓信號輸入輸出單元接收外部輸入的四 路電壓信號，經(jīng)低壓端信號處理單元信號處理后，低壓端電光轉(zhuǎn)換單元進行電光轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換 為光信號，經(jīng)光纖傳輸至高壓端模塊。并且，低壓端模塊包括低壓端脈沖信號輸入單元，接 收兩路觸發(fā)脈沖電信號，進行電光轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為光信號，經(jīng)光纖傳輸至高壓端模塊。高壓端模塊、低壓端模塊之間用四根光纖跳線連接，分別進行兩個相反方向的光 信號傳輸。其中兩根光纖用以在高壓端模塊、低壓端模塊之間傳輸雙向的電壓數(shù)據(jù)信號，兩 根光纖用以從低壓端模塊向高壓端模塊傳輸兩路觸發(fā)脈沖信號。光纖跳線既起到傳輸信號 的作用，也起到隔離高壓的作用。高壓端電壓信號輸入輸出單元的電壓信號輸入電路用以實現(xiàn)外部輸入電壓信號
6與裝置內(nèi)部采樣電路的電氣連接。輸入電路設(shè)置運算放大器，對輸入電壓信號進行緩沖，以 實現(xiàn)阻抗匹配，增強驅(qū)動能力，并實現(xiàn)輸入端與采樣電路的隔離。因為采樣電路為低壓供電 的器件，如果輸入電壓過高，或管腳上有打火現(xiàn)象，很容易將內(nèi)部電路芯片損壞。并且外部 輸入的電壓信號是由電阻分壓得到，驅(qū)動能力較弱，如果將此信號直接接到采樣電路，由于 輸出阻抗的影響，在進行信號采樣時會產(chǎn)生誤差，使測量精度降低。設(shè)置輸入運放以后，可 以很好的解決這一問題。運放具有較高的輸入阻抗，對輸入電路不會產(chǎn)生影響，而輸出阻抗 又很低，對采樣電路不會產(chǎn)生影響，因而，輸入運放的使用，對實現(xiàn)信號的隔離和保證測量 精度具有重要的意義。低壓端電壓信號輸入輸出單元的電壓信號輸出電路用以實現(xiàn)向裝置外部輸出電 壓信號。由于接收端電壓信號由數(shù)模轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生，有較高的精度和線性度，但是驅(qū)動能力不 強。如果用該信號直接向外輸出，對外部電路負載有較高的要求，要求外部電路負載不能太 大，必須使負載阻抗高于一定的數(shù)值，才能保證電壓信號的性能不受影響。為降低對外部電 路負載的要求，在信號輸出前設(shè)置輸出電路，由運算放大器構(gòu)成的電壓跟隨器組成，運算放 大器要求具有較強的驅(qū)動能力。這樣，不僅能保證輸出電壓信號的精度、線性度等技術(shù)性能 指標，并提高了組件的信號輸出能力，便于外部電路的設(shè)計和使用。高壓端電光轉(zhuǎn)換單元和低壓端電光轉(zhuǎn)換單元結(jié)構(gòu)相同，包括CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體)信號驅(qū)動電路和光發(fā)射子單元。 CMOS信號驅(qū)動電路接收單片機(高壓端信號處理單元或低壓端信號處理單元)輸出的 CMOS電平的數(shù)據(jù)信號，驅(qū)動至一個較大的電流信號，該電流信號驅(qū)動光發(fā)射模塊，將電信號 轉(zhuǎn)換為光信號，經(jīng)光纖傳輸。高壓端光電轉(zhuǎn)換單元和低壓端光電轉(zhuǎn)換單元結(jié)構(gòu)相同，包括光接收子單元。光接 收子單元接收光信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出，經(jīng)過放大處理和整形后，形成CMOS電平 的信號，送入單片機(高壓端信號處理單元或低壓端信號處理單元)處理。高壓端信號處理單元和低壓端信號處理單元結(jié)構(gòu)相同，包括處理器(高壓端處理 器和低壓端處理器相同，通常為單片機)和模數(shù)轉(zhuǎn)換子單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元，完成輸入電 壓信號的參數(shù)采集、輸入電壓信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換、輸出電壓信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換、以及電壓數(shù)據(jù)數(shù) 字信號的處理。參數(shù)采集是利用采樣電路對輸入的多路電壓信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號，以利于后面的信號處理和數(shù)據(jù)傳輸。參數(shù)采集由單片機控制器件內(nèi)相應功能部件完成， 包括多路模擬開關(guān)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、電壓基準和適當?shù)臅r序控制。在時序控制下，多路轉(zhuǎn)換器 在每個采樣周期接通一路輸入電壓信號至模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端，并控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器開始轉(zhuǎn) 換，將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為量化的數(shù)字信號。參數(shù)采集的性能主要由轉(zhuǎn)換時間和量化精度 決定。轉(zhuǎn)換時間指一個采樣周期從信號跟蹤到轉(zhuǎn)換完成所需要的時間。轉(zhuǎn)換時間越短，在 單位時間內(nèi)能夠完成的采樣周期越多，對輸入的多路信號采集的次數(shù)也越多。這樣一方面 能夠保證快的響應時間，使輸入信號的變化很快傳輸?shù)捷敵龆吮憩F(xiàn)出來，使整機系統(tǒng)能夠 及時掌握工作參數(shù)的變化，及時進行相應的控制，保證了整機的性能和安全性。另一方面， 同樣的時間內(nèi)更多的采樣次數(shù)，可以通過對數(shù)據(jù)進行累加平均獲得更高的采樣精度。數(shù)模轉(zhuǎn)換由專用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片在單片機的時序控制下完成。單片機通過管腳接口 與數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片連接，產(chǎn)生一定的時序，將數(shù)據(jù)送入數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，將數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出。電壓數(shù)據(jù)信號處理對信號采集得到的數(shù)據(jù)進行有效的處理，包括數(shù)字濾波、錯誤 數(shù)據(jù)識別、數(shù)據(jù)編碼、數(shù)據(jù)打包、數(shù)據(jù)傳輸和采樣系統(tǒng)自檢程序。信號處理主要由單片機完 成。在單片機將各路信號的數(shù)據(jù)采集以后，首先根據(jù)采集通道的順序?qū)⒏髀沸盘柕臄?shù)據(jù)放 入固定的內(nèi)存地址中，各數(shù)據(jù)按順序存放，以此確定每一路信號的數(shù)據(jù)與內(nèi)存地址的對應 關(guān)系。另外，在內(nèi)存地址中存放與組件發(fā)射端自檢有關(guān)的信息，將自檢的結(jié)果信息編碼后放 入內(nèi)存。將包含有信號轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)和自檢信息的內(nèi)存地址作為一組整體數(shù)據(jù)，對該組數(shù)據(jù)從 首字節(jié)開始進行循環(huán)冗余校驗編碼，直至末字節(jié)。編碼后的兩字節(jié)附加信息放入緊隨存放 信號數(shù)據(jù)的內(nèi)存地址后，作為校驗數(shù)據(jù)。在編碼完成后，單片機即開始發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)通過單片機內(nèi)置的串行口進行。 首先，發(fā)射端單片機先向串行口發(fā)送一個含有地址標識的特定字節(jié)數(shù)據(jù)，標識傳輸過程的 開始。然后，單片機依次讀取內(nèi)存中包含數(shù)據(jù)信息和校驗字節(jié)的字節(jié)數(shù)據(jù)，從首字節(jié)開始依 次發(fā)送。在所有數(shù)據(jù)發(fā)送完畢以后，一次完整的信號檢測和發(fā)送即告完成。然后組件的發(fā) 射端去開始新一輪的信號采集、編碼、發(fā)送，如此周而復始，實現(xiàn)了對被測信號的實時檢測 和傳輸。接收端單片機接收光接收部分送出的串行數(shù)據(jù)，在內(nèi)部恢復成字節(jié)數(shù)據(jù)，并對發(fā) 送端經(jīng)過校驗編碼的數(shù)據(jù)進行解碼處理，恢復成原始信號數(shù)據(jù)。如果在解碼過程中校驗 結(jié)果有錯，則接收端單片機丟棄這一組數(shù)據(jù)，并輸出錯誤標志信息。如果校驗結(jié)果無錯，則 單片機將信號數(shù)據(jù)按各自的信號類型和端口送到不同的后續(xù)部分。通過片內(nèi)PLL(Phase Locked Loop，鎖相環(huán))，單片機可實現(xiàn)最大為60MHz的CPU操作頻率，程序執(zhí)行速度快，有效 提高數(shù)據(jù)傳輸效率。由于單片機的數(shù)據(jù)處理能力和串行傳輸功能，使四路電壓信號數(shù)據(jù)能以時分復用 的方式經(jīng)過一個信道傳輸，也即通過一根光纖傳輸。這大大簡化了傳輸系統(tǒng)的復雜性，降低 了器件使用數(shù)量，更減少了光纖使用的數(shù)量。低壓端脈沖信號輸入單元接收外部輸入的脈沖信號，經(jīng)高速驅(qū)動器驅(qū)動后驅(qū)動低 壓端電光轉(zhuǎn)換單元，將脈沖電信號轉(zhuǎn)換為脈沖光信號，經(jīng)光纖傳輸。所選用的高速驅(qū)動器具 備兩個特點，一是工作速度極快，可傳輸脈沖頻率達百兆以上；二是驅(qū)動能力較強，輸出電 流達數(shù)十毫安。具備了以上兩個特點，可保證傳輸脈沖信號的頻率、響應時間等技術(shù)性能指 標的實現(xiàn)。高壓端光電轉(zhuǎn)換單元接收脈沖光信號，將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出至高速比 較器。高速比較器對輸入的脈沖信號與固定的電平信號進行比較，產(chǎn)生CMOS或 TTL (Transistor-Transistor Logic，邏輯門電路)電平形式的輸出信號，從而恢復為脈沖 電信號，由高壓端脈沖信號輸出單元輸出。由上述實施例可以看出，本實用新型實施例具有以下優(yōu)點采用光纖材料進行高速多路數(shù)據(jù)信號的傳輸處理，使用一根光纖構(gòu)造光通道即可 傳輸多路混合信號。利用光纖優(yōu)良的電絕緣性，可以很好的實現(xiàn)高電壓的隔離，且傳輸通道不受電磁 干擾，如需要加大電壓隔離性能，只需加長光纖長度即可實現(xiàn)，簡單方便。殼體使用輕質(zhì)鋁材經(jīng)導電氧化或優(yōu)質(zhì)銅料經(jīng)鍍金處理，具有很寬廣的環(huán)境適應性能，鋁導電氧化殼體適用于對重量要求比較嚴格的場合，銅鍍金殼體適用于對鹽霧性能要 求比較苛刻的場合。采用拱形卡口式夾緊裝置保障光通道的傳輸穩(wěn)定性，符合力學設(shè)計理念。電信號接口采用雙列直插20針管腳封裝形式，可直接焊接于印制板。底部設(shè)計四個深孔定位螺絲，不僅可以緊固底板與上殼體，還可以從印制板下方 直接穿深孔螺絲將底板、上殼體與印制板加固在一起，加強系統(tǒng)的連接可靠性，提高系統(tǒng)的 耐機械性能。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用 新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及 其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
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權(quán)利要求一種高電位差環(huán)境下進行信號傳輸及高壓隔離的裝置，其特征在于，所述裝置包括對高壓端信號進行傳輸?shù)母邏憾四K和對低壓端信號進行傳輸?shù)牡蛪憾四K，所述高壓端模塊和低壓端模塊通過光纖連接；其中，所述高壓端模塊和低壓端模塊的殼體上設(shè)置有直插管腳。
2.如權(quán)利要求1所述的高電位差環(huán)境下進行信號傳輸及高壓隔離的裝置，其特征在 于，所述高壓端模塊包括高壓端電壓信號輸入輸出單元、高壓端信號處理單元、高壓端光 電轉(zhuǎn)換單元和高壓端電光轉(zhuǎn)換單元；所述低壓端模塊包括低壓端電壓信號輸入輸出單元、 低壓端信號處理單元、低壓端光電轉(zhuǎn)換單元和低壓端電光轉(zhuǎn)換單元；其中，所述高壓端信號處理單元分別與所述高壓端電壓信號輸入輸出單元、高壓端光 電轉(zhuǎn)換單元和高壓端電光轉(zhuǎn)換單元連接；所述低壓端信號處理單元分別與所述低壓端電壓 信號輸入輸出單元、低壓端光電轉(zhuǎn)換單元和低壓端電光轉(zhuǎn)換單元連接；所述高壓端光電轉(zhuǎn) 換單元通過所述光纖與所述低壓端電光轉(zhuǎn)換單元連接；所述高壓端電光轉(zhuǎn)換單元通過所述 光纖與所述低壓端光電轉(zhuǎn)換單元連接。
3.如權(quán)利要求2所述的高電位差環(huán)境下進行信號傳輸及高壓隔離的裝置，其特征在于，所述高壓端模塊還包括與所述高壓端光電轉(zhuǎn)換單元連接的高壓端脈沖信號輸出單元；所述低壓端模塊還包括與所述低壓端電光轉(zhuǎn)換單元連接的低壓端脈沖信號輸入單元。
4.如權(quán)利要求2所述的高電位差環(huán)境下進行信號傳輸及高壓隔離的裝置，其特征在 于，所述高壓端信號處理單元包括模數(shù)轉(zhuǎn)換子單元，與所述高壓端電壓信號輸入輸出單元連接； 高壓端處理器，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換子單元連接； 數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元，與所述高壓端處理器連接。
5.如權(quán)利要求4所述的高電位差環(huán)境下進行信號傳輸及高壓隔離的裝置，其特征在 于，所述低壓端信號處理單元包括數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元，與所述低壓端電壓信號輸入輸出單元連接； 低壓端處理器，與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換子單元連接； 模數(shù)轉(zhuǎn)換子單元，與低壓端處理器連接。
6.如權(quán)利要求2所述的高電位差環(huán)境下進行信號傳輸及高壓隔離的裝置，其特征在 于，所述高壓端電壓信號輸入輸出單元設(shè)置有運算放大器。
7.如權(quán)利要求2所述的高電位差環(huán)境下進行信號傳輸及高壓隔離的裝置，其特征在 于，所述低壓端電壓信號輸入輸出單元設(shè)置有運算放大器。
8.如權(quán)利要求1所述的高電位差環(huán)境下進行信號傳輸及高壓隔離的裝置，其特征在 于，所述高壓端模塊或低壓端模塊的殼體由經(jīng)導電氧化處理的鋁材制成。
9.如權(quán)利要求1所述的高電位差環(huán)境下進行信號傳輸及高壓隔離的裝置，其特征在 于，所述高壓端模塊或低壓端模塊的殼體由經(jīng)鍍金處理的銅料制成。
10.如權(quán)利要求1所述的高電位差環(huán)境下進行信號傳輸及高壓隔離的裝置，其特征在 于，所述光纖與所述高壓端模塊和低壓端模塊通過ST/PC或FC/PC光接口形式連接。
專利摘要本實用新型公開了一種高電位差環(huán)境下進行信號傳輸及高壓隔離的裝置，所述裝置包括對高壓端信號進行傳輸?shù)母邏憾四K和對低壓端信號進行傳輸?shù)牡蛪憾四K，所述高壓端模塊和低壓端模塊通過光纖連接；其中，所述高壓端模塊和低壓端模塊的殼體上設(shè)置有直插管腳。本實用新型采用光纖材料進行高速多路數(shù)據(jù)信號的傳輸處理，使用一根光纖構(gòu)造光通道即可傳輸多路混合信號。利用光纖優(yōu)良的電絕緣性，可以很好的實現(xiàn)高電壓的隔離，且傳輸通道不受電磁干擾，如需要加大電壓隔離性能，只需加長光纖長度即可實現(xiàn)，簡單方便。
文檔編號G01R15/22GK201607475SQ20102010144
公開日2010年10月13日 申請日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者劉文利, 張瑋, 李錦華, 陸兆輝, 高則仁, 高進, 齊新云 申請人:中國電子科技集團公司第八研究所