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高功率微波信号由于其脉冲持续时间短，重复频率较高，且为分析实验数据，需要对重复频率信号的波形与数据进行实时采集。原有的示波器测量手段，由于需要远距离的微波电缆传输信号，为测量结果带来极大的不确定性，因此已经不能满足测量需求，为更好的分析实验现象指导器件调试和提升实验效率，纳米软件为客户定制了一套高功率微波测量系统。
◆系统功能： 1） 系统需要实现控制终端通过IP地址访问指定的采集终端； 2） 采集终端需要对重复频率信号波形数据进行实时采集； 3） 采集终端各个通道时延可进行独立调节； 4） 控制终端软件可以实时保存采集数据，并自动生成测试报告； 5） 控制终端软件自动保存配置，再次打开软件时，自动配置设置； 6）系统在实际的高微波辐射实验环境下能长时间稳定正常工作。 软件界面： 高功率微波测量系统软件测试界面 ◆系统组成 高功率微波测量系统主要由以下四个部分组成： 1）控制终端：在控制终端PC上安装高功率微波测量系统的控制软件，实现对数据采集终端的控制功能，数据采集终端采集数据的显示、保存功能，和测试结果报告的生成功能； 2）数据采集终端：实现对高功率微波信号的采集功能，并将数据实时上传至控制终端；选用PICO示波器作为本系统的数据采集终端，体积小，方便屏蔽盒的设计。 3）数据传输模块：负责实现将控制终端与数据采集终端之间的USB协议转化为TCP/IP协议，并为数据采集终端分配IP地址，将数据采集终端接入光纤交换机，使控制终端可以通过IP地址访问特定的数据采集终端； 4）屏蔽盒：负责保护数据采集终端和数据传输终端在高辐射的实验环境中正常运行。 高功率微波测量系统框架图 ◆系统技术难点及纳米软件详细解决方案： 1、数据采集终端 选用PICO示波器作为本系统的数据采集终端，相较于传统示波器，PICO示波器的体积更小，方便于屏蔽盒的设计。 PICO 6404C示波器 2、数据传输模块 1） USB3.0以太网服务器 使用USB3.0以太网服务器，将USB设备接入局域网，访问该服务器上连接的USB设备，实现将USB设备在局域网络的共享，同时也通过协议的转换，延长了USB设备的通信距离，达到远程控制的要求。 USB3.0以太网服务器 2） 光电转换装置 使用USB3.0以太网服务器，将USB协议转换为了TCP协议，通过RJ45的电信号网络接口传输，用光电转换装置将电信号转换为光信号，再传输至光纤局域网内。 
3、供电装置 屏蔽盒内部使用了示波器、USB3.0以太网服务器和光电转换器三个设备，因此内部需要一个电源模块为三台设备进行供电。 
DC-DC降压模块 4、屏蔽盒 屏蔽盒的设计按照《QJ 1660-1989 屏蔽盒的基本要求和尺寸系列》执行，在保证屏蔽性能的情况下，兼容散热能力，保证内部仪器设备的正常运行。 1）盒体设计 在屏蔽设计中，主要的屏蔽能力是由屏蔽外壳对辐射的吸收损耗，和反射损耗组成的，因此屏蔽盒的材料选择，对屏蔽盒的整体性能起着决定性的作用。 根据标准《QJ 1660-1989》，同时在考虑重量、体积、寿命和成本的情况下，选择铝合金作为盒体材料。 铝合金型材盒体 2）内部仪器布放、连接 为了进一步保护仪器设备，对屏蔽盒内部的仪器设备进行分离式布放，使用铜箔将各个设备分开，进行密封隔离，达到二次屏蔽的效果。 屏蔽盒内部的所有接线，除了光纤外，均使用带有屏蔽保护的接线。电源对各个仪器的供电均使用2芯屏蔽双绞线，保证内部设备不会因为微量的泄漏导致损坏。 
2芯屏蔽双绞线 双层屏蔽USB数据线 屏蔽网线 3）接缝 在屏蔽盒的设计中，接缝会导致辐射泄露，极大的降低屏蔽性能。因此在设计中，应尽量减少接缝的数量，在接缝处，按照标准执行，保证整体屏蔽性能。 屏蔽盒选择用铝合金型材作为盒体材料，搭配前后两块铝合金盖板构成屏蔽盒整体。本系统在接缝处理时选择螺钉连接法，在接缝处填充导电衬垫，以保证盖板和盒体的连续接触性。 导电布衬垫 4）开孔接线 为确保屏蔽盒的屏蔽性能，尽量减少屏蔽盒表面的开孔。根据实际的设备环境，在盒体前盖板上只保留4个信号输入口，使用不锈钢的BNC接头。在盒体后盖板上，保留两个SC光纤接口，和一个220V电源的接口。所有开孔缝隙保证有连续的电连接。 光学电磁屏蔽适配器 
光纤转接处内部示意图 选用带有滤波功能的电源接口，对从外部接入的电源线接入滤波器进行滤波保护，防止连接线泄漏导致内部电路损坏。 
滤波电源插座 5） 接地 接地是最有效抑制骚扰源的方法，可解决50%的EMC问题。在一定程度上，接地比屏蔽更重要。 屏蔽盒内部设置保持相对独立的3种地线：外壳地线（安全地线）、电源地线和数字信号地线，并尽可能进行空间隔离，包括对机壳绝缘。 6）散热性设计 为了保证屏蔽盒内部的仪器设备的长时间正常工作，屏蔽盒必须要有可靠的散热性设计。[url=]本系统采取辐射散热法[/url]，热辐射公式如下： 盒体内部的仪器设备的传导散热，通过使用导热装置将仪器的热量直接传递至屏蔽盒壳体，为了保证传导散热的效率，选择热管作为传热装置。 热管的工作温度由工作液沸点决定，因此工作温度是选择热管要考虑的首要条件。热管的最大传热量按下式计算： 热管 在安装时，取消内部USB3.0以太网服务器和光电转换器的外壳，将热管一端安装在所有仪器的发热严重区域，另一端分散分布在屏蔽盒合体内侧，使热传导速率达到最高。 以上文章转载于纳米软件www.namisoft.com，如果您想了解更多多通道信号采集系统相关知识，欢迎在线留言。
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发表于 2019-11-13 16:15:33
