[发明专利]高精度瞬态冲击峰值测量表头

说明书

技术领域

本发明涉及一种瞬态峰值测量仪器，尤其涉及一种在雷电冲击波或等值频率不高于1MHz的单次脉冲波的作用下的高精度瞬态冲击峰值测量表头。

背景技术

在自然界的雷击过程中，为了准确有效地提出防雷措施，人们要求已知每次发生对地雷击时的雷电流的大小，以确定本地区的雷电流幅值概率分布的一般规律。在实验室所做的关于雷电冲击波试验，也必须对作用在设备上的过电压或过电流值进行采集测量。目前所涉及到的冲击测量装置大多采用结构复杂、费用高昂的专用仪器，这样对于普及推广瞬态冲击峰值的电压或电流的测量，特别是采用便携式或手持式测量设备来说，既不经济也不适用。

目前尚无成品高精度瞬态冲击峰值测量表头的应用。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，为了方便实时地测量瞬态冲击峰值，提供一种高精度瞬态冲击峰值测量表头。

本发明的目的是这样实现的：

本发明主要包括瞬态冲击峰值高速响应电路、长时延保持电路和峰值驱动与显示电路，其特殊之处是不论输入的电压波形如何变化，输出电压总是对应最大的峰值，并准确显示峰值电压或峰值电流。

瞬态冲击峰值高速响应电路由极性变换输入和纳秒响应峰值检测电路组成，响应时间τ₁＝R₂C₃＝1×10³×100×10^-12＝100ns，根据峰值到达95％所需时间的3τ原则计算，可以满足等值频率f≤1MHz波形的准确采集。

长时延保持电路作为第二级峰值检测电路采用了较大的时间常数τ₂＝R₆C₇＝1×10⁶×1×10^-6＝1s，用于终端稳定输出峰值电压。

电压模拟量的转换及峰值驱动电路采用专用集成电路芯片ICL7107完成，该芯片输出可与四位数码显示器件直接相连。经前级信号调理电路的调整设定，显示器件可以直接显示待测量的冲击峰值电压。

由上述技术方案可知，当输入双极性冲击电压波形时，通过极性转换为正极性的冲击波进入高速峰值采样电路，经长时延保持电路后送入峰值显示电路，完成冲击峰值的峰值测量和极性显示。

本发明具有下列优点和积极效果：

①独立测量表头，体积小巧；

②功耗低；

③瞬态响应特性好；

④测量范围宽。

可以装配在各种仪器仪表或设备中使用，方便、简捷、实用。

附图说明

图1是本发明结构框图；

图2是高速响应电路(2)和长时延保持电路(3)原理图；

图3是峰值处理芯片(4)和数码显示电路(5)原理图。

其中：

1—极性变换；

2—高速响应电路；

3—长时延保持电路；

4—峰值处理芯片；

5—数码显示电路。

具体实施方式

由图1可知，本发明包括依次连接的极性变换(1)、高速响应电路(2)、长时延保持电路(3)、峰值处理芯片(4)和数码显示电路(5)。

*极性变换(1)

如图1，极性变换(1)是一种基于高频整流二极管的常用极性变换电路。

采用高频整流二极管承担极性变换任务，当不同极性的冲击电压波输入时，经极性变换(1)为正极性的冲击波送入后续电路。

*高速响应电路(2)

如图1、图2，高速响应电路(2)是一种基于小电阻值、小电容值串联组成的常用快速充电电路。

采用小电阻、小电容值串联组成的高速响应电路(2)，以保证采样频率不低于1MHz。

*长时延保持电路(3)

如图1、图2，长时延保持电路(3)是一种基于大电阻值、大电容值串联组成的常用延时电路。

采用大阻值和大电容值组成的长时延保持电路(3)，以提高后级电路的放电时间常数，稳定测量电压。

*峰值处理芯片(4)

如图1、图3，峰值处理芯片(4)是一种常用数码管驱动集成电路和典型的外围接口电路。

采用常用数码管驱动集成电路和典型的外围接口电路的峰值处理芯片(4)，推动显示电路完成瞬态冲击电压峰值的显示。

*数码显示电路(5)

数码显示电路(5)是一种常用的由四位发光数码管组成的电压峰值显示单元。

本发明的工作原理是：