● 摘要
针对直流真空电弧强迫分断过程中燃弧时间短的特点，为分析直流真空电弧强迫分断机理，本文设计制作了以光电二极管阵列为感光器件的高速图像采集系统。光电二极管阵列有8行32列共256个光电二极管，图像采集系统对256路信号独立采样，拍摄速度为每秒3百万帧~2千万帧，采样精度为12位，每路数据存储量为128K字。采用USB技术实现系统与PC机通信，数据传输速度达到400KB/S。本文完成了高速图像采集系统的软硬件设计和调试。硬件系统由信号调理模块、A/D模块、存储模块、接口电平转换模块、FPGA模块、MCU控制模块和USB接口模块、电源模块构成，对系统的电磁兼容性进行了分析和设计；软件系统由MCU程序、FPGA程序、上位机程序及Access数据库程序构成，四部分软件采用模块化结构并互相协调，完成了图像采集、数据存储和图像回放的功能。实验得到真空电弧直径，虽不能全面反映真空电弧的图像，但低压大电流真空电弧过零前后即零区这一段的电弧直径直接影响开断成功与否，所以分析电弧直径、强迫分断时间等演变规律，将为研制270V小型化直流真空灭弧室奠定理论基础。