專(zhuān)利名稱(chēng)：模擬雷電沖擊電壓測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高電壓技術(shù)中的沖擊電壓測(cè)量領(lǐng)域，更進(jìn)一步說(shuō)，涉及高電壓中，模擬雷電沖擊電壓全波，截波及操作沖擊波的測(cè)量。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電氣設(shè)備中絕緣材料越用越多，絕緣的費(fèi)用在設(shè)備成本中所占比例越來(lái)越高。而在研究高壓電氣設(shè)備的絕緣時(shí)，試驗(yàn)占有相當(dāng)重要的地位，為了檢驗(yàn)電氣設(shè)備在雷電沖擊下能否完全運(yùn)行，需要采用“模擬雷電沖擊電壓”進(jìn)行試驗(yàn)，以獲得理論分析所需的各種數(shù)據(jù)。另外，為了保護(hù)電氣設(shè)備，電力系統(tǒng)中都裝有限制過(guò)電壓的保護(hù)裝備，如閥型避雷器等，而避雷器的制造，是以電壓沖擊試驗(yàn)的數(shù)據(jù)為根據(jù)的。
通常對(duì)模擬雷電沖擊電壓的測(cè)量采用模擬示波器，其缺點(diǎn)是示波困難，波形一閃而過(guò)，測(cè)量結(jié)果難以記錄保存，大多數(shù)專(zhuān)用示波器測(cè)量頻率較低，體積龐大，價(jià)格昂貴，操作麻煩。
本實(shí)用新型的目的是提供一種測(cè)量頻率高，測(cè)量結(jié)果易于記錄保存，成本較低，操作方便的模擬雷電沖擊電壓測(cè)量?jī)x。
本實(shí)用新型的模擬雷電沖擊電壓測(cè)量?jī)x由二次分壓、前向通道、A/D轉(zhuǎn)換、高速存貯器、電平轉(zhuǎn)換、接口電路所組成，二次分壓的輸入端接被測(cè)信號(hào)輸入，輸出端接前向通，A/D轉(zhuǎn)換的輸入端接前向通道，輸出端接高速存貯器，電平轉(zhuǎn)換分輸出電平轉(zhuǎn)換和輸入電平轉(zhuǎn)換兩個(gè)部分，輸出電平轉(zhuǎn)換的輸入端接高速存貯器，輸出端接接口電路。輸入電平轉(zhuǎn)換的輸入端接接口電路，輸出端分別接A/D轉(zhuǎn)換和高速存貯器。其中二次分壓電路可采用常用的阻容分壓；前向通道主要由集成電路IC2及其外圍元件所組成；A/D轉(zhuǎn)換包括三個(gè)部分，即主要由IC3-1組成的時(shí)鐘控制電路，由IC3-3和T3組成的基準(zhǔn)電源穩(wěn)壓電路以及IC3-2組成的A/D轉(zhuǎn)換電路；高速存貯器包括鎖存器IC4-1、地址發(fā)生器IC4-2～I(xiàn)C4-7、門(mén)電路IC4-8～I(xiàn)C4-13、存貯器IC4-14～I(xiàn)C4-21、數(shù)據(jù)鎖存IC4-22～I(xiàn)C4-29；電平轉(zhuǎn)換包括集成電路IC5-1～I(xiàn)C5-22；接口電路包括集成電路IC6-1～I(xiàn)C6-12。在A/D轉(zhuǎn)換及高速存貯器中的集成電路全部采用高速邏輯器件-ECL，其中高速存貯器采用分組存貯的結(jié)構(gòu)，鎖存器IC4-1的輸出端QA及QB分別接地址發(fā)生器IC4-2-IC4-4及IC4-5-IC4-7的“CP”端，鎖存器IC4-1的QA及QB端，分別接數(shù)據(jù)鎖存器IC4-22-IC4-25及IC4-26-IC4-29的“CP”端，地址發(fā)生器IC4-2-IC4-7的Q0-Q3端分別對(duì)應(yīng)與門(mén)電路IC4-8-IC4-13的A0-A3端相接，門(mén)電路IC4-8的輸出端Q0和Q0分別與存貯器IC4-14、IC4-8和IC4-15、IC4-19的寫(xiě)端WE相接，門(mén)電路IC4-11的輸出端Q0和Q0分別與存貯器IC4-16、IC4-20和IC4-17、IC4-21的寫(xiě)端WE相接。在A/D轉(zhuǎn)換的電路中，時(shí)鐘控制電路IC3-1采用高速比較器“AD96685”，A/D轉(zhuǎn)換IC3-2采用高速轉(zhuǎn)換電路“AD9002”，其中，IC3-1的“OUT1”和“OUT2”端與IC3-2的“EN-CODE”和“-ENCODE”端相接，IC3-2的“AIN”端與前向通道的輸出端即IC2的輸出端相接。
該儀器的工作過(guò)程為被預(yù)先降壓后的被測(cè)信號(hào)先經(jīng)二次分壓網(wǎng)絡(luò)分成0-2伏左右瞬態(tài)信號(hào)，進(jìn)入前向通道，經(jīng)前向通道調(diào)理后，由A/D轉(zhuǎn)換器采集。由于采集速率極快，PC機(jī)的處理速度是來(lái)不及響應(yīng)的，為此先要將采集結(jié)果先存貯在高速ECL RAM中，采集結(jié)束以后再將結(jié)果讀入PC機(jī)RAM中進(jìn)行處理。由于該測(cè)量?jī)x使用的是ECL器件，而PC機(jī)僅能處理TTL電平的信號(hào)，所以先要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。該測(cè)量?jī)x所有的控制信號(hào)均由PC機(jī)發(fā)出，同樣要先將TTL電平轉(zhuǎn)換出ECL電平才能被采集系統(tǒng)接受。其中IC3-2即AD9002需要在一對(duì)周期相同，相位相反的時(shí)鐘激勵(lì)下工作。因此采用TTL100MHz臥式晶振，由一隔直電容隔直以后進(jìn)IC3-1AD96685，AD96685為ECL比較器，它可以輸出一對(duì)同ECL電平兼容，同周期反相位的時(shí)鐘信號(hào)，滿足AD9002的需要，AD9002輸出的結(jié)果由數(shù)據(jù)鎖存器鎖存，再存入存貯器中，地址發(fā)生器提供存貯器的地址。所有測(cè)量結(jié)果通過(guò)接口電路與PC機(jī)相接，同時(shí)PC機(jī)發(fā)出的指令也通過(guò)接口電路與該儀器相接。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于該測(cè)量?jī)x全部采用高速邏輯器件-ECL器件，同時(shí)在存貯器中采用了分組存貯的結(jié)構(gòu)，使儀器可在很高的頻率下工作，最高采樣速率可達(dá)100MHz。由于該測(cè)量?jī)x的控制接口與PC機(jī)相接，因此可以方便地將測(cè)量的波形和數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、存貯和打印。該測(cè)量?jī)x可廣泛地應(yīng)用于各種電機(jī)、變壓器、互感器、電容器、電瓷、電纜、套管等高壓電氣產(chǎn)品的絕緣檢測(cè)，對(duì)防止電力系統(tǒng)中的事故發(fā)生，保護(hù)電氣設(shè)備可起到積極的作用。


圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是前向通道和A/D轉(zhuǎn)換部分電原理圖。
圖3是高速存貯器的電原理圖。
圖4是電平轉(zhuǎn)換部分的電原理圖。
圖5是接口電路的電原理圖。
本實(shí)用新型的實(shí)施方案如下二次分壓電路采用普通的阻容分壓電路，分壓比為125∶1，前向通道中IC2的型號(hào)為“AD846”，其輸出端與A/D轉(zhuǎn)換電路中IC32的輸入端，即AD9002的“in”端相接。A/D轉(zhuǎn)換電路中的IC3-1為“AD96685”，IC3-3為“AD741”，IC3-1的兩個(gè)輸出端“OUT1”和“OUT2”分別接在IC3-2即“AD9002”的“ENCODE”和“ENCODE”端，為IC3-2提供一對(duì)同頻率、相位相反的ECL電平的時(shí)鐘信號(hào)。高速存貯器采用分組存貯的結(jié)構(gòu)，其中IC4-1為“MC10131”，地址發(fā)生器IC4-2-IC4-7為“MC10136”，門(mén)電路IC4-8-IC4-13為“MC10102”，存貯器IC4-14-IC4-21為“SY10L474-5DC”，數(shù)據(jù)鎖存IC4-22-IC4-29為“MC10H131”。電平轉(zhuǎn)換電路中，IC5-1-IC5-8為“74LS245”，IC5-9-IC5-14為“MC10124”，IC5-15-IC5-22為“MC10125”，接口電路中IC6-1-IC6-4為“74LS245”，IC6-5-IC6-7為“74LS373”，IC6-8為“8255”，IC6-9為“ISPLS11016”(譯碼電路)，IC6-10為“0832”，IC5-11為“7905”，IC6-12為“741”。在總體結(jié)構(gòu)上，二次分壓的輸出與前向通道的輸入端相接，前向通道的輸出與A/D轉(zhuǎn)換的輸入端相接，A/D轉(zhuǎn)換的輸出端接高速存貯器，高速存貯器輸出端接電平轉(zhuǎn)換。電平轉(zhuǎn)換有兩個(gè)部分，一個(gè)部分是將ECL電平變成TTL電平然后通過(guò)接口電路把測(cè)量信號(hào)送至PC機(jī)，即輸出電平轉(zhuǎn)換；另一個(gè)部分是輸入電平轉(zhuǎn)換即將PC機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)經(jīng)接口電路后，將TTL電平變換成ECL電平，然后將該變換后的控制信號(hào)送至A/D轉(zhuǎn)換和高速存貯器電路。根據(jù)以上所述，便有組成本實(shí)用新型的模擬雷電沖擊電壓測(cè)量?jī)x。
權(quán)利要求1.一種模擬雷電沖擊電壓測(cè)量?jī)x由信號(hào)采集部分及顯示部分所組成，其特征在于該測(cè)量?jī)x由二次分壓(1)、前向通道(2)、A/D轉(zhuǎn)換(3)、高速存貯器(4)、電平轉(zhuǎn)換(5)、接口電路(6)所組成，二次分壓(1)的輸入端接被測(cè)信號(hào)輸入，輸出端接前向通道(2)，A/D轉(zhuǎn)換(3)的輸入端接前項(xiàng)通道(2)，輸出端接高速存貯器(4)，電平轉(zhuǎn)換分輸出電平轉(zhuǎn)換和輸入電平轉(zhuǎn)換兩個(gè)部分，輸出電平轉(zhuǎn)換(5A)的輸入端接高速存貯器(4)，輸出端接接口電路(6)，輸入電平轉(zhuǎn)換(5B)的輸入端接接口電路(6)，輸出端分別接A/D轉(zhuǎn)換(3)的高速存貯器(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬雷電沖擊電壓測(cè)量?jī)x，其特征在于A/D轉(zhuǎn)換(3)及高速存貯器(4)中的集成電路全部采用高速邏輯器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模擬雷電沖擊電壓測(cè)量?jī)x，其特征在于高速存貯器(4)采用分組存貯的結(jié)構(gòu)，鎖存器IC4-1的輸出端QA及QB分別接地址發(fā)生器IC4-2～I(xiàn)C4-4及IC4～5～I(xiàn)C4-7的“CP”端，鎖存器IC4-1的QA及QB端，分別接數(shù)據(jù)鎖存器IC4-22～I(xiàn)C4-25及IC4-26-IC4-29的“CP”端，地址發(fā)生器IC4-2-IC4-7的Q0～Q3端分別對(duì)應(yīng)與門(mén)電路IC4-8-IC4-13的A0～A3端相接，門(mén)電路IC4-8的輸出端Q0和Q0分別與存貯器IC4-14、IC4-8和IC4-15、IC4-19的寫(xiě)端WE相接，門(mén)電路IC4-11的輸出端Q0和Q0分別與存貯器IC4-15、IC4-20和IC4-17、IC4-21的寫(xiě)端WE相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模擬雷電沖擊電壓測(cè)量?jī)x，其特征在于A/D轉(zhuǎn)換(3)中時(shí)鐘控制電路IC3-1采用高速比較器“AD96685”，A/D轉(zhuǎn)換IC3-2采用高速A/D轉(zhuǎn)換電路“AD9002”，其中IC3-1的“OUT1”和“OUT2”端與IC3-2的“ENCODE”和-ENCODE”端相接。
專(zhuān)利摘要模擬雷電沖擊電壓測(cè)量?jī)x是高壓技術(shù)中沖擊電壓測(cè)量的設(shè)備,它主要由二次分壓、前向通道、A/D轉(zhuǎn)換、高速存貯器、電平轉(zhuǎn)換、接口電路所組成,其中A/D轉(zhuǎn)換和高速存貯器均采用高速邏輯器件,高速存貯器采用分組存貯的結(jié)構(gòu),其輸出端通過(guò)電平變換和接口電路與PC機(jī)相接,同時(shí)PC機(jī)的控制信號(hào)通過(guò)電平轉(zhuǎn)換后分別送A/D轉(zhuǎn)換和高速存貯器,該測(cè)量?jī)x最高采樣速率可達(dá)100MHz,能廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備或絕緣物的絕緣檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01R29/02GK2280916SQ9623180
公開(kāi)日1998年5月6日 申請(qǐng)日期1996年5月7日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月7日
發(fā)明者胡文松, 詹宏英, 唐存勇 申請(qǐng)人:東南大學(xué)