Устройство для измерения высокого и сверхвысокого напряжений Советский патент 1983 года по МПК G01R19/00 G01R15/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначе но для использования при реализации котроля как постоянных, так и переменных либо импульсных напряжений в высоковольтных установках, по абсолютному методу. Известно устройство для измерени высокого нагтряжения, содержащее рентгеновскую трубку с подводами дл подключения контролируемого источ-. ника, блок перемещающихся калиброванных поглотителей, установленный На пути потока ретгеновского излучения и выполненный в виде переменнаго по толщине радиационного клина механическую следящую систему, вклю ченную на выходе блока перемещающих ся калиброванных поглотителей и со. единенную выходом с входом блока регистрации, построенного на основе двух счетчиков рентгеновских кванто различной чувствительности, между которыми помещена дополнительная поглощающая пластина ll . Недостаток известного устройства связан с невысокой точнос тью измере ния, обусловленной ограниченной точ ностью установки клина-поглотителя на заданную толщину (известное напряжение , и ограниченными практическими возможностями выдерживания расчетного профиля толщины клина. Поскольку отсчетное положение поглотителя устанавливается на минимум суммарной интенсивности излучения, непоглощенной клином, соответствующей мало.мугпо конечному приграиичн му участку рентгеновского спектра, на результирующей точности измерени сказывается влияние изменения интен сивности излучения рентгеновской трубки, зависящее также от .величины и стабильности тока трубки, вида характеристического спектра антикатода и т.п. Применение механической следящей системы перемещения клина вызывает дополнительную погрешность неизбежных люфтов, снижает быстродействие и ухудшает надежность устройства. Необходимость использован при измерении в широком диапазоне напряжений нескольких сменных погло тителей предопределяет эксплуатационные трудности. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, обеспечивагощее, в частности, измерение высокого и. сверхвы сокого напряжений и содержащее рент геновскую трубку с подводами для подключения контролируемого источника, пластину-образец из известного материала, установленную на пути потока рентгеновского излучения, два полупроводниковых детектора, один из которых помещен сбоку от пластины-образца, а другой - за. ней, два предусилителя, входы которых соединены с выходами соответствующих полупроводниковых детекторов, два формирующих усилителя, входы которых подключены к выходамсоответствующих предусилителей, а выходы - к первым входам двух пиковых детекторов, линию задержки, включенную между выходом одного из формирующих усилителей и вторыми входами пиковых детекторов, и аналоговый делитель, входы которого соединены с выходамипиковых детекторов, а выход - с входом блока регистрации 2j . Недостатки указанного устройства проявляются в относительно невысокой точности и ограниченном диапазоне измерения, причем для выбранной пластины-образца определение величины напряжения возможно лишь в одной фиксированной точке, соответствующей потенциалу так называемого К-края поглощения материала пластины. ПричиНы этого в том, что реально контролируется .величина, зависящая от отношения между интенсивностью рентгеновского излучения, прошедиего через пластину, и интенсивностью рассеянного ею излучения, и затем определяется момент изменения знака наклона функции контролируемого отношения, которое происходит при известной для данного облучаемого элемента величине энергии К-края поглощения. При этом калибровка выполняется .при считывании показаний киловольтметраиндикатора ретгеновской установки В указанной точке. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерения устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения высокого и сверхвысокого напряжений, содержащее рентгеновскую трубку с подводами для подключения контролируемого источника, полупроводниковый детектор, установленный на пути потока рентгеновского излучения, предусилитель, вход которого соединен с выходом полупроводникового детектора, формирующий усилитель, вход которого подключен к выходу предусилителя, и блок регистрации, введены восстановитель базового уровня, блок управления, ключ, амплитудный дискриминатор, многоканальный анализатор и программируемый калькулятор, причем восстановитель базового уровня включен между выходом формирующего усилителя и сигнальным входе ключа, а блок управления - между вьзходом предусилителя и управляющим входом ключа, входы амплитудного дискриминатора соединены с выходом ключа и первым выходом программируемого калькулятора, а выход - с одним из уходов многоканального анализатора, второй выход программируемого калькулятора подключен к выходу блока регистраци третий выход - к другому входу многоканального анализатора, а вход к выходу последнего. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства. Рентгеновская трубка 1 имеет под воды 2 -и 3 для подключения контроли руемого источника -и заключена в защитный корпус 4 с окном 5 для вывод излучения. На пути потока ретгеновского излучения установлен полупроводниковый детектор б, с выходом ко торого соединен вход предусилителя 7. Для снижения шумов детектор б и предусилитель 7 помещены, в криостат 8 и охлаждаются до температуры жидк го азота., К выходу предусилителя 7 подключен вход формирующего усилителя 9. Восстановитель 10 базового уровня включен между выходом формирующего усилители 9 и сигнальным входом ключа 11, а блок 12 управле ния - между выходом предусилителя 7 и управляющим входом ключа11. В со став устройства входят также амплитудный дискриминатор 13, многоканаль ный анализатор 14, программируемой калькулятор 15 (с интерфейсом) и блок 16 регистрации. Входы амплитудного дискриминатора 13 соединены с выходом .ключа 11 и первым выходом программируемого калькулятора 15, а выход - с одним из входов многоканал ного анализатора 14. Второй выход программируемого калькулятора подклю чен к выходу блока 16 регистрации, третий выход другому входу многоканального анализатора 14, а вход - к выходу последнего., Устройство работает следующим образом. Измеряемое высокое напряжение прикладывается к рентгеновской трубке 1 между подводами 2 и 3. Выходяще через окно 5 излучение, как известно имеет протяженный спектр энергий от нулевой до максимальной, граничной энергии квантов Eniiaj(, равной величине приложенного напряжения U , и умноженной на заряд электрона & ЕГЛЯ. eU. Таким.образом, измерение U сводит ся к определению этой энергии по спектру излучения. Кванты излучения, попадая на попу проводниковый детектор 6, создают на его выходе токовые импульсы с гмплитуДс1ми, пропорциональными поглощенным энергиям квантов (с некоторым малым ста тистическим разбросом амплитуд, описываемым так называемой функцией отклика детектора, что определяет разрешающую способность детектора по энергиям ) . Так как длительности токо вых импульсов в детекторе сбстанпя ют десятки наносекунд и их непосредственное усиление связано со значительным увеличением шума, предусилитель 7 преобразует эти сигналы в импульсы напряжения, которые далее усиливаются до уровня, необходимого для неискаженной передачи информации. Для обеспечения высокой точно сти измерений детектор 6 должен иметь высокое собственное разрешение по энергиям и нужно обеспечить возможно более низкий уровень шумов -детектора. 6 и предусилителя 7.-Поэтому в устройстве используется полупроводниковый детектор, превосходящий по разрешающей способности на оди, порядка другие типы детекторов за счет большой статистической точности преобразования энергии квантов в заряд. Для существенного снижения шумов детектор 6 совместна с предусилителем 7 помещены в криостат 8. Дальнейшее линейное усиление сигналов производится с помощью формирующего усилителя 9, который также обеспечивает как достаточно высокое отношение сигнал/шум, так и возможность .передачи большого числа импульсов в единицу времени. Поскольку шумовые составляющие лучшеподавляются при увеличенной длительности импульса, формирование импульсов производится с большой постоянной времени с сохранением соотношения амплитуд. Искажения передаваемых сигналов из-за смещения базового уровня в схеме при больших частотах следования импульсов устраняет восстановитель 10 базового уровня , подключенный к формирующему усилителю 9. При увеличенной длительности сформированных импульсов также могут происходить искажения спект-ра амплитуд из-за наложения импульсов во времени. Блок 12 управления и ключ 11 служат для исключения- наложенных импульсов. Блок 12 управления производит селекцию импульсов по времени их появления и затем вырабатывает соответствующий управляющий сигнал, подаваемый на ключ 11. Если интервал следования между импульсами оказывается меньше длительности сформированного импульса, второй импульс не пропускается ключом 11. В случае, когда интервал следования сравним с длительностью фронта импульса, задерживаются оба импульса. После ключа 11 импульсы поступают через, амплитудный дискриминатор 13 на вход многоканального анализатора 14, который производит анализ амплитудного спектра сигналов с накоплением данных в его запоминающем блоке. Амплитуда импульсов с помощью аналого-цифрового преобразователя

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОКОГО И СВЕРХВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЙ/ содержащее рентгеновскую трубку с подводами для подключения котролируемого источника, полупроводниковый детектор, установленный на пути потока рентгеновского излучения, предусилитель, вход которого соединен с выходом полупроводникового детектора, формирующий усилитель, вход которого подключен к илходу предусилителя, и блок реп страции, о т л ичающеес. я тем, что, с целью повышения, точности и расширения дна.пазона измерения, в него введены Восстановитель базового уровня, блок управления, ключ, амплитудный дискриминатор, многоканальный анализатор и программируемой калькулятор, причем восстановитель базового уровня включен между выходом формирующего усилителя и сигнальным входом ключа, а блок управления - между выходом предусилителя и управлягицим входом ключа,.входы амплитудного дискриминатора соединешл с выходом ключа и первым выходом программируемого калькулятора, а выход - с одним (Л из входов многоканального анализатора, второй выход программируемого калькулятора подключен к выходу блока регистрации, третий выход - к другому входу многоканального анализа- 2 тора, а вход - к выводу последнего. о ел