一种核测用小电流信号多量程采集及切换装置

技术领域

本发明属于核探测器信号采集技术领域，具体涉及一种核测用小电流信号多量程采集及切换装置。

背景技术

现有技术中，对补偿电离室核探测器小电流信号的采集，多选用纯模拟器件，且为直插元器件，将采集到的电流信号转换为对数电压信号进行处理，采集精度不高，特别是当电流小于nA数量级时。

因小电流信号采集范围较宽，跨越超过八个数量级，需根据电流大小分量程进行采集。现有技术中，采用手动旋钮实现对电流信号采样量程的切换，操作费时、繁琐。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种核测用小电流信号多量程采集及切换装置，实现堆外核测系统对核探测器小电流信号的采集，达到宽范围测量、自动量程档位切换、高精度采集等功能。

本发明的技术方案如下：

一种核测用小电流信号多量程采集及切换装置，由信号采集部分和数字化控制两部分组成；

所述信号采集部分主要功能是将探测器的小电流信号转换成电压信号，输出到数字化控制部分，并满足系统要求的精度和响应时间。

信号采集部分分为两部分，第一部分为前放模块，包括电流/电压转换模块，所述电流/电压转换模块通过长电缆与探测器直接相连，作用是采集探测器小电流信号，转换为电压信号；

电流/电压转换模块还接收探测器仿真输入模块传入的信号，以及档位切换模块传入的信号。

信号采集部分第二部分为主放模块，包括电源处理模块、电压放大模块、隔离输出模块、档位码输入模块、档位切换模块、故障及离柜报警模块；

作用是实现信号档位调节，进行电压信号放大，并隔离输出至数字化控制部分。

电压放大模块接收前放模块传入的电压信号，放大后传送给隔离输出模块，隔离输出模块再将信号传送给数字化控制部分的AI卡.

故障及离柜报警模块将系统的电源异常、离柜报警等故障信号传送给数字化控制部分；

档位码输入模块接收数字化控制部分DO卡的信号，并将信号传送给档位切换模块；

所述主放模块中还包括电源处理模块，其与外部供电电源相连，滤波后为系统提供工作电源。

信号采集部分采用分段放大的方法，可将整个电流测量范围按数量级分为8个量程，在相应的电流采样范围内切换采样电阻，每个量程的电压输出均为0-10V；

由超低漏电流的模拟开关连通各量程电阻，并控制切换量程，可以避免自动切换时放大器的饱和输出。

数字化控制部分采用数字化处理板卡，包括AI卡、控制卡和DO卡，由AI板卡接收信号采集部分的电压信号，送到控制板卡中，控制板卡根据电压信号的大小，判断当前采集量程是否需要切换，及向上还是向下量程切换，并通过DO卡输出量程切换信号至信号采集部分的档位码输入模块，实现采集量程的切换。

本发明的有益效果在于：

1.信号采集自动切换量程，采集范围宽，最低可至10pA。

2.采集精度高，具有较高的抗干扰能力。

3.采用元器件多为表贴，易于规模化生产和调试。

附图说明

图1为本发明的信号采集部分原理图。

图2为本发明的装置架构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如附图所示，一种核测用小电流信号多量程采集及切换装置由信号采集部分和数字化控制两部分组成。

信号采集部分主要功能是将探测器的小电流信号转换成电压信号，输出到数字化控制部分，并满足系统要求的精度和响应时间。

信号采集部分分为两部分，第一部分为前放模块，包括电流/电压转换模块，所述电流/电压转换模块通过长电缆与探测器直接相连，主要作用是采集探测器小电流信号，转换为电压信号；

电流/电压转换模块还接收探测器仿真输入模块传入的信号，以及档位切换模块传入的信号；

第二部分为主放模块，包括电源处理模块、电压放大模块、隔离输出模块、档位码输入模块、档位切换模块、故障及离柜报警模块等。

主要作用是实现信号档位调节，进行电压信号放大，并隔离输出至数字化控制部分。

电压放大模块接收前放模块传入的电压信号，放大后传送给隔离输出模块，隔离输出模块再将信号传送给数字化控制部分的AI卡；

故障及离柜报警模块将系统的电源异常、离柜报警等故障信号传送给数字化控制部分；

档位码输入模块接收数字化控制部分DO卡的信号，并将信号传送给档位切换模块；

所述主放模块中还包括电源处理模块，其与外部供电电源相连，滤波后为系统提供工作电源。

信号采集部分采用分段放大的方法，可将整个电流测量范围按数量级分为8个量程，在相应的电流采样范围内切换采样电阻，每个量程的电压输出均为0-10V。

由超低漏电流的模拟开关连通各量程电阻，并控制切换量程，可以避免自动切换时放大器的饱和输出。

数字化控制部分采用数字化处理板卡，包括AI卡、控制卡和DO卡，由AI板卡接收信号采集部分的电压信号，送到控制板卡中，控制板卡根据电压信号的大小，判断当前采集量程是否需要切换，及向上还是向下量程切换，并通过DO卡输出量程切换信号至信号采集部分的档位码输入模块，实现采集量程的切换。