大功率波导弧光探测器

所属技术领域：

本实用新型涉及大功率微波波导传输系统中的弧光探测装置，确切地说是一 种大功率波导弧光探测器。

背景技术：

在大功率微波传输系统中，经常会出现伴有光辐射的介质击穿现象发生，这 种现象通常又被称作“打火”。实测表明：一旦发生打火，那么该击穿电弧便会 以音速或更高的速度向微波管输出窗传播，直至电弧被阻挡于输出窗口之外，造 成输出窗迅速过热而破裂或熔融。同时击穿电弧还会引发强烈的微波反射，造成 系统无法继续工作。因此在打火发生时，我们必须迅速地作出检测，并进行相应 的保护。参见附图1，目前常用的波导弧光探测器是在一段直波导的波导壁或是 波导弯头折弯处的波导壁上开一圆孔(常被称作探测窗口)，将一个光敏晶体管 (二极管或三极管)从该圆孔深入到波导腔内，光敏晶体管在光线照射下，其输 出电流增大，且光线越强，输出电流越大，这样，就可以根据光敏晶体管输出电 流的大小来判断主传输波导内有无打火弧光发生。光敏晶体管输出的电信号通过 普通双线或双绞线送至远处的信号处理电路，完成后续工作过程。波导探测窗口 处焊接有一段一端带有法兰盘的金属圆管(截止波导)，该圆管既可以方便光敏晶 体管的安装，又可以阻止主波导内传输的电磁波向外面泄漏。但是，这样做成的普 通波导光探测器虽然可以检测出微波传输系统内发生的光现象，但不能分辨出检 测到的光现象是因打火造成的电弧光还是其他原因产生的辐射光，因为微波传输 系统内不仅会发生打火产生的电弧光，微波管输出窗在大功率工作状态下也有光 辐射发生，而我们检测的目标只能是因打火产生的电弧光，如果探测器器不能把打 火弧光从其他光辐射中分辨出来，便会造成不准确的判断。其次，传输波导内强大 的电磁场能量也会对深入到波导内的光敏晶体管产生不良影响，还会干扰光敏管 的输出信号，进而影响检测结果的可靠性。此外，常用的波导弧光探测器也无法检 测出光敏管本身以及后续信号处理电路的工作状态正常与否，这也直接降低了弧 光探测的可靠性.。

实用新型内容：

为了解决上述问题，本实用新型提供一种可以分辨电弧光和其他辐射光、抗 电磁场干扰较好的大功率波导弧光探测器。

该新型大功率波导弧光探测器的技术方案是：一种大功率波导弧光探测器， 包括一个设于直波导地波导壁或是波导弯头折弯处的波导壁上的圆孔形电弧光 探测窗口，和一个从该探测窗口深入到波导腔内的光敏探头，所述电弧光探测窗 口处焊接有一段一端带有法兰盘的截止波导圆管，其特征在于所述电弧光探测窗 口上覆盖一片透光性很好的电子玻璃，该电子玻璃上贴有一层既能透光、又可以 屏蔽微波的电磁屏蔽光栅，以阻止主波导传输线内的电磁波外泄；所述光敏探头 为对可见光敏感，而对红外光基本不响应的晶体管，并沿焊接在探测窗口处的截止 波导圆管内深入到屏蔽光栅处，这样既可以探测到主波导腔内的辐射光，又可以 不受主波导内传输的电磁能量干扰。

作为本技术方案的进一步改进，上述电磁屏蔽光栅是用细金属丝编织成的金 属丝网做成的，金属丝的直径约0.2毫米，金属网网孔形状为边长约2毫米的正 方形。

光谱分析表明：打火产生的电弧光和微波管输出窗在大功率工作状态下发出 的辐射光在频域内是有明显差异的，前者主要集中在可见光波段，后者主要集中 在红外光波段，因此本技术方案选用了对可见光敏感，而对红外光基本不响应的晶 体管作光敏探头，从而使得本实用新型探测器能够把打火弧光和微波管输出窗在 大功率情况下的辐射光区分开来。

作为本技术方案的进一步改进：为了检验光敏探头及其后续信号处理电路的 工作状态，本实用新型专门设置了一个可闪光的模拟光源，并将该模拟光源和所 述光敏探头集成封装为一个整体以减小体积，并与实时快速检测电路连接；所述 模拟光源可采用发光二极管。

此外，作为本技术方案的另一种改进：为了增强探测器抗环境空间电磁干扰的性 能，所述光敏探头的后续信号处理电路中设有放大和模数转换电路，该放大和模 数转换电路可以将光敏探头的输出信号就近进行放大，并将其转换成数字信号， 该数字信号经屏蔽线送至后处理电路；这部分电路和所述实时快速检测电路一 起，被封装在一个金属屏蔽盒内，该屏蔽盒固定在电弧光探测窗口处的截止波导 法兰上。

本实用新型的有益效果是：该大功率波导弧光探测器工作稳定可靠，响应迅 速，可广泛使用于雷达、工业加工、科学研究等领域的大功率微波系统中。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明：

图1为普通波导光探测器的结构示意图，

图2为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

参见附图2，一种大功率波导弧光探测器，包括一个设于直波导的波导壁或是波 导弯头折弯处的波导壁上的圆孔形电弧光探测窗口1，和一个从该探测窗口1深 入到波导腔内的光敏探头2，所述电弧光探测窗口处焊接有一段一端带有法兰盘 的截止波导圆管7，电弧光探测窗口1上覆盖一片透光性很好的电子玻璃3，再在 电子玻璃3上贴一层细金属丝编织成的金属丝网做成的电磁屏蔽光栅4，金属丝 的直径约0.2毫米，金属网网孔形状为边长约2毫米的正方形。光敏探头2为对 可见光敏感，而对红外光基本不响应的晶体管，并沿焊接在探测窗口1处的截止波 导圆管内深入到屏蔽光栅4处。光敏探头2中集成了一个可闪光的发光二极管， 该发光二极管与实时快速检测电路连接。光敏探头2的后续信号处理电路中设有 放大和模数转换电路，该放大和模数转换电路可以将光敏探头2的输出信号就近 进行放大，并将其转换成数字信号，该数字信号经屏蔽线送至后处理电路；这部 分电路和所述实时快速检测电路一起，被封装在一个金属屏蔽盒6内，该屏蔽盒 6固定在电弧光探测窗口1处的截止波导法兰7上，屏蔽盒6与截止波导法兰7 之间设有密封橡胶圈5。

电子玻璃3和密封橡胶圈5将电弧光探测窗口1密封起来，方便了在微波传 输线内充惰性气体，从而减少打火的几率。此外，在电路设计上，采用全系统单 点接地技术，以及大电流和时序逻辑控制的方法来增强抗干扰性能，从而提高了 系统的工作可靠性。