本發(fā)明涉及電路領(lǐng)域，特別是涉及一種離子源電流的控制裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著中子源的不斷發(fā)展，中子管在多個應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，特別是可以應(yīng)用于油田生產(chǎn)測井領(lǐng)域，中子測井方法是一種不受套管、油管限制的測井方法，是油田開發(fā)期的重要測井手段。中子由中子管產(chǎn)生，中子管內(nèi)部分為離子源和靶兩大部分，離子源產(chǎn)生氘離子，經(jīng)過引出孔引出，在離子源和靶之間的間隙中被加速。當(dāng)靶極上加有負高壓時，氘離子獲得能量，轟擊靶核的氚靶上，發(fā)生d-t核反應(yīng)，釋放出快中子。中子管陰極接地，離子源的陽極通過外部陽極脈沖變壓器供電，當(dāng)離子源部分陽極沒有加電時，氘氣處于分子或原子態(tài)，不導(dǎo)電，當(dāng)陽極加上一定頻率的脈沖正高壓時，在脈沖高壓持續(xù)期間，氘離子中帶正電的加速撞向陰極，產(chǎn)生電子，電子又加速飛向陽極，反反復(fù)復(fù)形成雪崩放電，中子管迅速進入電離狀態(tài)，在陽極與陰極回路之間形成離子流。在陽極脈沖高壓頻率一定的情況下，熱絲溫度越高，中子管內(nèi)部氣壓越高，陽極回路形成的離子源電流也越高，此時為了避免離子源電流過高造成的靶極負荷過大，導(dǎo)致靶極放氣，造成中子管損壞的情況，需要保持離子源電流的穩(wěn)定。此時可以通過控制對熱絲的供電，來控制熱絲釋放氘氣的數(shù)量，以此維持中子管內(nèi)部氣壓的穩(wěn)定，使離子源電流保持穩(wěn)定，實現(xiàn)中子管的穩(wěn)定工作。

2、請參照圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種中子管熱絲溫度的控制電路，現(xiàn)有技術(shù)中通過離子源電流電路對離子源的電流進行采樣，這個采樣的電壓值和離子源電流大小有一定的比例關(guān)系，單片機的ad口接收到采樣信號后，單片機會將采樣信號同需要的離子源電流值做對比，然后通過單片機的da口輸出根據(jù)對比結(jié)果得出的模擬電壓值，經(jīng)過電壓驅(qū)動電路后，通過限流電阻r后電壓控制大功率三極管n1的導(dǎo)通情況來調(diào)節(jié)對熱絲的供電大小，改變熱絲的溫度，從而保持中子管氣壓的穩(wěn)定。當(dāng)單片機判斷采樣的離子源電流小于預(yù)期的離子源電流值時，增加da的輸出，提高供電電壓，使熱絲溫度提高，釋放更多的氘氣，增加中子管的氣壓。當(dāng)單片機判斷采樣的離子源電流大于預(yù)期的離子源電流值時，減少da的輸出，減小供電電壓，使熱絲溫度降低，減少游離的氘氣數(shù)量，減少中子管的氣壓。但是這種方式采用的是單片機的控制方式，單片機通常會循環(huán)周期性的工作，通過軟件查詢的方式采樣離子源電流值，通過判斷電流值大小來控制熱絲的供電電壓的大小，整個過程的周期大概為50毫秒，時間上有延遲，不能實時采樣，控制后的離子源電流有波動，存在抖動的情況。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種離子源電流的控制裝置及系統(tǒng)，采用硬件電路反饋的方式，實時控制熱絲的供電，快速保持離子源電流的穩(wěn)定，消除了軟件方式的計算延遲，并且控制電路可以通過第一電壓值和第二電壓值的差值實現(xiàn)對輸出的脈沖信號的占空比的調(diào)整，以實現(xiàn)對中子管熱絲供電過程的準確控制。整個控制過程通過硬件電路實現(xiàn)，響應(yīng)速度快，輸出穩(wěn)定，確保輸出的離子源電流的穩(wěn)定性，避免抖動等情況的產(chǎn)生，擴展了中子源的應(yīng)用范圍，有利于中子源的廣泛推廣。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種離子源電流的控制裝置，所述離子源電流為中子管的陽極和陰極之間形成的放電電流，該電路包括：

3、采樣電路，輸入端與所述中子管連接，用于檢測所述中子管的離子源電流，并將其轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的第一電壓值，所述第一電壓值與所述離子源電流成正線性相關(guān)；

4、控制電路，第一輸入端與所述采樣電路的輸出端連接，第二輸入端接入目標離子源電流對應(yīng)的第二電壓值，用于將所述第一電壓值和所述第二電壓值對比得出差值，輸出預(yù)設(shè)占空比的脈沖信號，所述預(yù)設(shè)占空比與所述第一電壓值和所述第二電壓值的差值成正線性相關(guān)；

5、供電電路，輸入端與所述控制電路的輸出端連接，輸出端與所述中子管的熱絲連接，用于基于所述控制電路輸出的脈沖信號導(dǎo)通或關(guān)斷以控制所述熱絲的供電，從而控制所述離子源電流。

6、優(yōu)選地，所述采樣電路包括反向比例放大器和取樣電阻；所述取樣電阻的第一端與所述中子管的陽極變壓器連接，第二端接地，且與所述中子管的陰極連接，所述反向比例放大器的輸入端與所述取樣電阻的第一端連接；輸出端與所述控制電路的第一輸入端連接。

7、優(yōu)選地，所述反向比例放大器包括第一電阻，第二電阻，第三電阻，第四電阻，第一電容，第二電容，第三電容和運算放大器；

8、所述第一電容的第一端接地，且與所述取樣電阻的第二端連接，第二端分別與所述取樣電阻的第一端和所述第一電阻的第一端連接，所述第一電阻的第二端分別與所述第二電容的第一端和所述第二電阻的第一端連接，所述第二電容的第二端接地，所述第二電阻的第二端分別與所述第三電阻的第一端和所述運算放大器的第一輸入端連接，所述運算放大器的第二輸入端接地，輸出端分別與所述第三電阻的第二端和所述第四電阻的第一端連接，所述第四電阻的第二端分別與所述第三電容的第一端和所述控制電路的第一輸入端連接，所述第三電容的第二端接地。

9、優(yōu)選地，所述供電電路包括開關(guān)管，供電電容和供電電阻；所述供電電容的第一端與所述控制電路的輸出端連接，第二端分別與所述供電電阻的第一端和所述開關(guān)管的控制端連接，所述供電電阻的第二端接地，所述開關(guān)管的第一端接入供電電源，第二端與所述中子管的熱絲連接。

10、優(yōu)選地，所述控制電路包括差分電路和信號轉(zhuǎn)換電路；所述差分電路的第一輸入端與所述采樣電路的輸出端連接，第二輸入端接入目標離子源電流對應(yīng)的第二電壓值，第三輸入端與所述信號轉(zhuǎn)換電路的第一輸出端連接，輸出端與所述信號轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述信號轉(zhuǎn)換電路的第二輸出端與所述供電電路的輸入端連接；

11、所述差分電路用于將所述第一電壓值和所述第二電壓值對比得出差值，并基于所述差值和基準電壓輸出電壓信號，所述電壓信號分別與所述差值和所述基準電壓成正線性相關(guān)；

12、所述信號轉(zhuǎn)換電路用于通過第一輸出端向所述差分電路輸出所述基準電壓，利用所述電壓信號計算預(yù)設(shè)占空比，并將所述電壓信號轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)占空比的脈沖信號，所述預(yù)設(shè)占空比與所述電壓信號成負線性相關(guān)。

13、優(yōu)選地，所述差分電路包括第一分壓電阻，第二分壓電阻，基準電壓電路和差分放大器；所述第一分壓電阻的第一端與所述采樣電路的輸出端連接，第二端與所述差分放大器的第一輸入端連接，所述第二分壓電阻的第一端接入目標離子源電流對應(yīng)的第二電壓值，第二端與所述差分放大器的第二輸入端連接，所述差分放大器的第三輸入端與所述基準電壓電路的輸出端連接，輸出端與所述信號轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述基準電壓電路的輸入端與所述信號轉(zhuǎn)換電路的第一輸出端連接。

14、優(yōu)選地，所述基準電壓電路包括第三分壓電阻和第四分壓電阻；所述第三分壓電阻的第一端與所述信號轉(zhuǎn)換電路的第一輸出端連接，第二端分別與所述第四分壓電阻的第一端和所述差分放大器的第三輸入端連接，所述第四分壓電阻的第二端接地。

15、優(yōu)選地，所述信號轉(zhuǎn)換電路包括控制器和頻率電路；所述控制器的輸入端與所述差分電路的輸出端連接，第一輸出端分別與所述差分電路的第三輸入端和所述頻率電路的第一端連接，第二輸出端與所述供電電路的輸入端連接，所述頻率電路的第二端與所述控制器的定時端口連接；

16、所述控制器用于通過第一輸出端向所述差分電路和所述頻率電路輸出所述基準電壓，利用所述電壓信號計算預(yù)設(shè)占空比，將所述電壓信號轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)占空比的脈沖信號，所述預(yù)設(shè)占空比與所述電壓信號成負線性相關(guān)；

17、所述頻率電路用于控制所述控制器輸出的脈沖信號的頻率。

18、優(yōu)選地，所述頻率電路包括第五電阻，第四電容和第五電容；所述第五電阻的第一端分別與所述差分電路的第三輸入端，所述第五電容的第一端和所述控制器的第一輸出端連接，第二端分別與所述控制器的定時端口和所述第四電容的第一端連接，所述第五電容的第二端和所述第四電容的第二端接地。

19、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種離子源電流的控制系統(tǒng)，包括中子管和如前述所述的離子源電流的控制裝置，所述中子管與所述離子源電流的控制裝置連接。

20、本發(fā)明提供了一種離子源電流的控制裝置，包括采樣電路，控制電路和供電電路，控制電路與采樣電路連接，可以實時檢測中子管的離子源電流，采用硬件電路反饋的方式，實時控制熱絲的供電，快速保持離子源電流的穩(wěn)定，消除了軟件方式的計算延遲，并且控制電路可以通過第一電壓值和第二電壓值的差值實現(xiàn)對輸出的脈沖信號的占空比的調(diào)整，以實現(xiàn)對中子管熱絲供電過程的準確控制。整個控制過程通過硬件電路實現(xiàn)，響應(yīng)速度快，輸出穩(wěn)定，確保輸出的離子源電流的穩(wěn)定性，避免抖動等情況的產(chǎn)生，擴展了中子源的應(yīng)用范圍，有利于中子源的廣泛推廣。

21、本發(fā)明還提供了一種離子源電流的控制系統(tǒng)，具有與上述離子源電流的控制裝置相同的有益效果。