阅读说明：本技术 一种回旋行波管灯丝的热测预处理及贮存监测系统 (Thermal measurement pretreatment and storage monitoring system for filament of gyrotron traveling wave tube ) 是由 鄢然 康有鲜 周康 刘林 高文琪 刘佳明 于 2021-06-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种回旋行波管灯丝的热测预处理及贮存监测系统,属于微波、毫米波电真空器件技术领域。该系统包括PC客户端、可编程逻辑控制器(PLC)、钛泵电源、程控恒流模块、多路导轨式继电器；通过PC客户端与PLC和钛泵电源的交互,实现回旋行波管热测的预处理以及贮存监测的半自动化流程；在暂无电源发射机可使用时,可提前将行波管使用本发明系统系统进行热测前的准备,节约了大量时间和繁琐工序,在灯丝烘烤结束后可将行波管直接装载至电源发射机上进行热测试。并且,待热测结束后,使用本发明系统贮存时能够方便快捷的对灯丝进行定期的烘烤,以保证行波管在后期再次使用时功能地完整性。(The invention discloses a thermal measurement preprocessing and storage monitoring system for a filament of a gyrotron traveling wave tube, and belongs to the technical field of microwave and millimeter wave electric vacuum devices. The system comprises a PC client, a Programmable Logic Controller (PLC), a titanium pump power supply, a program-controlled constant-current module and a multi-channel guide rail type relay; the semi-automatic process of pretreatment of the thermal measurement and storage monitoring of the gyrotron traveling wave tube is realized through the interaction of a PC client and a PLC and a titanium pump power supply; when the power supply transmitter is not used temporarily, the traveling wave tube can be prepared in advance before thermal testing by using the system, so that a large amount of time and complicated procedures are saved, and the traveling wave tube can be directly loaded on the power supply transmitter for thermal testing after the filament is baked. And after the thermal measurement is finished, the filament can be conveniently and quickly baked regularly when the system is used for storage, so that the functional integrity of the traveling wave tube is ensured when the traveling wave tube is reused at a later stage.)

一种回旋行波管灯丝的热测预处理及贮存监测系统

技术领域

本发明属于微波、毫米波电真空器件

技术领域

，涉及大功率毫米波回旋行波管自动化热测系统预处理及贮存展示处理必要环节。

背景技术

大功率毫米波器件中主流的回旋行波管是一种重要的高功率毫米波源。它具有频带宽、高功率的特点，在在国防、科学研究、民用通讯等应用领域范围有着较高的参与度，因而在国际以及国内都受到国家及人民的高度重视。

经过多年的发展，回旋行波管的热测环节已经较为成熟，行波管灯丝用于行波管阴极的加热，提供一个合适的阴极工作温度，防止发射电子的起伏，但在热测之前，需要将回旋行波管灯丝部位进行恒流通电并在钛泵处加上钛泵电源通电，进行长达72小时的灯丝烘烤并检测管子内部真空度并排气，通常操作是将回旋行波管放置在一体化电源发射机上，进行灯丝烘烤测试，此方法占用了测试平台，并且延长测试时间。此外，测试完成的回旋行波管在贮藏室需定期进行灯丝通电烘烤，以保证行波管的功能可靠性。但是现有的条件不满足对贮藏室内回旋行波管进行灯丝烘烤和行波管内部真空度实时监测同时进行。因此，如何让热测前工序更加轻松并节省时间以及贮藏时保证行波管功能的完整性是一个关键性问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的回旋行波管热测前后工程上的便利性和时效性不足的问题。本发明提供了一种回旋行波管灯丝的热测预处理及贮存监测系统，使得行波管能够在热测前将准备工作完成，不必在发射机上耽误测试平台的使用；并且在测试完成后，对灯丝自动进行周期性烘烤检测并监测行波管状态。

本发明采用的技术方案如下：

一种回旋行波管灯丝的热测预处理及贮存监测系统，包括PC客户端、可编程逻辑控制器(PLC)、钛泵电源、程控恒流模块、多路导轨式继电器。

所述PC客户端，通过交换机连接可编程逻辑控制器(PLC)和钛泵电源，采集可编程逻辑控制器(PLC)的灯丝电流数据和钛泵电源的钛泵电压电流数据，并对采集到的数据进行可视化处理，实时监测灯丝和钛泵的状态；同时设置钛泵异常系数阈值，当采集的钛泵电压电流数据超过钛泵异常系数阈值时，PC客户端发送指令到可编程逻辑控制器(PLC)控制程控恒流模块关闭电流输出，以保护行波管。

所述可编程逻辑控制器(PLC)，用于控制程控恒流模块的开启，并调整程控恒流模块输出电流的大小；同时将行波管的灯丝电流数据反馈给PC客户端。

所述可编程逻辑控制器(PLC)，还用于控制并联设置的多路导轨式继电器，一路导轨式继电器连接一个回旋行波管，通过在PC客户端选择导通不同的导轨式继电器，使对应行波管与程控恒流模块通电，以实现周期性灯丝烘烤操作。

所述钛泵电源，用于对行波管上的钛泵供电，并将钛泵的电压电流数据反馈给PC客户端。

进一步地，所述PC客户端将采集的所有数据进行存储，便于后期检查。

本发明的有益成果在于：

通过PC客户端与PLC和钛泵电源的交互，实现回旋行波管热测的预处理以及贮存监测的半自动化流程。在暂无电源发射机可使用时，可提前将行波管使用本发明系统系统进行热测前的准备，节约了大量时间和繁琐工序，在灯丝烘烤结束后可将行波管直接装载至电源发射机上进行热测试。并且，待热测结束后，使用本发明系统贮存时能够方便快捷的对灯丝进行定期的烘烤，以保证行波管在后期再次使用时功能地完整性。

传统方法只是将恒流源连接至行波管灯丝部位，手动调节输出电流大小，对行波管进行通电烘烤，操作单一且不具备安全性，并无法得知行波管状态，在无人监控时，也无保护手段防止行波管损坏，并且烘烤过程中行波管参数也无法查看。与传统灯丝烘烤方式相比，本发明系统体积小，操作简单，减少实际动手可能带来的危险操作，简化灯丝烘烤操作工序，更方便快捷。烘烤过程中发现数据异常时可以及时自动断开程控恒流模块输出电流，保护行波管。并且烘烤过程中的数据都会进行保存，以便后期进行数据的查看，发现数据的异常点。

附图说明

图1为本发明系统逻辑连接示意图。

图2上位机采集数据显示图。

图3数据发生错误时的保护图。

图4后期数据显示图。

附图标号说明：1、PC客户端，2、交换机，3、PLC，4、钛泵电源，5、程控恒流模块，6、导轨式继电器。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，PLC以及钛泵电源通过交换机与PC进行连接。以PC作为客户端，PLC以及钛泵电源作为服务器，PC客户端发送连接请求，待连接成功后，PLC以及钛泵电源会持续进行数据反馈。PC客户端将所有数据进行采集，通过LabWindows/CVI制作上位机将接收到的数据进行可视化处理。同时PC客户端设置有钛泵异常系数阈值，当钛泵电源反馈到PC客户端的钛泵电压电流数据超过钛泵异常系数阈值时，PC客户端发送指令到可编程逻辑控制器(PLC)控制程控恒流模块关闭电流输出，以保护行波管。

PLC通过RS485接口与程控恒流模块相连。在PLC中，编写与程控恒流模块通信程序以及相应的控制指令，将PC客户端操控目标电流输出的指令传输到程控恒流模块中，达到输出预期电流值的目的。鉴于回旋行波管实际工作电流的大小，灯丝烘烤电流值一般为工作电流的60％，即程控恒流模块最大输出电流在8A即可满足灯丝烘烤需求。本实施例程控恒流模块基本参数与结构尺寸与如下表：

类别	最小	最大	说明
				输入电源电压(V)	12	45
输入电源电流(A)	5	20
				输出最大额定电流(A)	0.05	8
输出保护阈值电流		8.3
				通讯模式			标准RS485 RTU协议
尺寸(mm)			长127×宽100×高27

表1 程控恒流模块基本参数与结构尺寸表

同时在PLC端，持续的将输出电流实际值反馈到PC客户端并进行可视化处理。

进一步地，将PLC控制端口与多路导轨式继电器相连，通过输出高电平的方式，改变导轨式继电器的导通状态。导轨式继电器可导通的两端将程控恒流模块与行波管相连，在PC客户端上控制不同导轨继电器导通，从而使程控恒流模块给不同行波管供电。本实施例导轨继电器基本参数与结构尺寸与如下表：

表2 导轨式继电器基本参数与结构尺寸表

图2为PC客户端显示图，将PLC的IP地址设为局域网地址，PC客户端也设定为同一局域网地址，然后PC客户端通过TCP通信协议与PLC服务器端进行请求通讯，待连接成功后，PLC与程控恒流模块进行数据交互，控制程控恒流模块达到输出目标电流的目的，并且PLC也将电流数据持续的发送到PC客户端，PC客户端将数据进行解析并绘制电流图形。

同时钛泵电源也作为服务器端，将IP地址设定在局域网内，PC客户端通过TCP通信协议发送连接请求，待连接完成后，钛泵电源会持续的发送数据到PC客户端，PC客户端将数据有效位进行获取，使钛泵电流以及钛泵电压数据在PC客户端上显示。

图3为数据错误时的保护流程，在行波管发生内部结构不稳定等异常，或周围环境湿度等因素导致钛泵电流激增，这时需要进行保护操作。钛泵电源返回的钛泵电流值与设定的异常系数阈值进行对比，若实际电流值大于设定的安全值则发生过流现象，PC客户端立刻控制程控恒流模块关闭电流的输出，并在PC客户端上提示过流现象，待人为查看安全无误后才能将程控恒流模块输出电流进行恢复。

图4为后期数据的展示图，在PC客户端上将所接收到的数据在Excel上以逗号分隔值(CSV)格式进行存储，通过定时器，PC客户端周期性的将灯丝电流和钛泵电流以及钛泵电压数据进行存储，并附上记录每条数据的时间，以便后期查看数据。可以看出，当钛泵电流突然激增，超过设置的安全阈值时，灯丝电流瞬间降低，保护机制开启。图像数据的波动性可以很好的展示测试时行波管的状态。