Способ измерения парциального давления фреона в газоразрядных стабилитронах

Способ измерения парциального давления фреона в газоразрядных стабилитронах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРЦИАЛЬ- . НОГО ДАВЛЕНИЯ ФРЕОНА В ГАЗОРАЗРЯД1ИХ СТАБИЛИТРОНАХ путем подачи на электроды стабилитрона модулированного по амплитуде прямоугольными ийпульсамн высокочастотного нап эяжения с амплитудой, выше напряжения зажигания разряда, уменьшения амплитуды высокочастотного напряжения до величины, превышающей напряжение погасания разряда, и определения давления фреона по одному из параметров разряда, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, на злектроды стабилитрона подают импульсы однополярного напряжения , частота следования, длительность и фаза которых совпадают с аналогичными характеристиками импульсов , модулирукнцих высокочастотное напряжение, причем амплитуду импульсов однополярного напряжения устанавливают в диапазоне от 4 В до напряжения зажигания разряда импульсами однополярного напряжения, уменьшают частоту модулируннцих импульсов , а в качестве определяющего (Л параметра фиксируют частоту следования . модулирующих импульсов в момент исчезновения постоянной состарляюцей тока между электродами СП сх

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(я) Н 01 J .9 42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21} 3454507/18-21 (22) 16 ° 06.82 (46) 30.11,83.; В л В 44 (72) A.Ñ.Ашихмин, В.А.Коротченко и В.Н. Кудинов (7a) Рязанский. радиотехнический институт (53) 531 ° 787 ° 088.У(088 ° S) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 706726р кл, G 011 И 3/40 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

В 693466,.кл. Н 0> J 9/42 1977 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРЦИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ ФРЕОНА В ГАЗОРАЗРЯДНЫХ СТАБИЛИТРОНАХ путем подачи на электроды стабилитрона модулированного по амплитуде прямоугольными импульсами высокочастотного напряжения с амплитудой, выше напряжения зажигания разряда, уменьшения амплитуды высокочастотного напряжения до,.SU„„5 000 А величины, превышающей напряжение погасания разряда, и определения дав,ления фреона по одному из параметров разряда о.т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения тбчности измерения, на электроды стабилитрона подают импульсы однополярного напряжения, частота следования, длительность и фаза которых совпадают с аналогичными характеристиками импульсов, модулирующих высокочастотное напряжение, причем амплитуду импульсов. однополярного напряжения устанавливают в диапазоне от 4 В до напряжения зажигания разряда им; пульсами однополярного напряжения,. уменьшают частоту модулирующих им- ф пульсов, а в качестве определяющего параметра фиксируют частоту следования.модулиру ацих импульсов в момент исчезновения постоянной составляющей тока между электродами

1058000

Указанные недостатки способа снижают точность измерения парциального. давления фреона в газоразрядных стабилитронах.

Наиболее близким техническим решением является способ измерения парциального давления фреона а гаэораэрядных стабилитронах путем подачи на электроды стабилитрона модулированного по амплитуде прямоу.гольными юапульсами высокочастотного напряжения с амплитудой, выше напряжения зажигания разряда уменьшения амплитуды высокочастотного напряжения до величины, превышающей напряжение погасания разряда и определения давления фреона по одному из параметров разряда f2).

Применение в качестве контролируемого параметра напряжения пога сания разряда позволяет регистрировать минимальные количества примеси

Изобретение относится к неразру-, шающему .контролю качества готовых гаэоразрядных.приборов (ГРП), в частности может быть использовано для измерения парциального давления фреона.в газоразрядных стабилитронах. ..Известен способ обнаружения примеси.фреона в газе, заключающийся в том, что.к электродам разрядной трубки подключают генератор высоко- 10 частотного напряжения и о количестве примеси фреона судят по частоте импульсов прерывистой генерации (l g.

Срыв. генерации обуславливается

° шунтированием контура генератора 35 проводимостью плазмы газового .разряда, возбуждаемого генератором в трубке..Возобновление генерации происходит после диониэации плазмы и восстановлении первоначальной низ- -2О кой проводимости межэлектродиого промежутка. Процесс повторяется периодически. При наличии примеси фреона в разрядной трубке уменьшается время деионизации плазмы и, соответственно, увеличивается часто;. та импульсов прерывистой генерации .

В применении к отпаянным .ГРП с

:малым внутренним объемом. (около

1 см ), например газоразрядным стабилитронам, способ обеспечивает низкую повторяемость результатов, так как прерывистый режим работы высокочастотного генератора требует тщательной настройки и критичен к изменениям питающего напряжения, емко- 35 сти нагрузки и подводящих напряже-...

ННе проводов, флуктуациям температу ры. кроме того, для срыва генерации необходимо возбуждать S приборе разряд с высокой концентрацией частиц плазмы, разряд значительной мощно-. сти. Это приводит к необратимому поглощению (. жестчению™): примеси в объеме прибора эа время измерения. порядка 0,1-1 В. Однако в некоторых случаях, например при контроле герметичности готовых ГРП, требуется более высокая точность измерения парциального давления примеси.

Цель изобретения — повышение точности измерения парциального давления фреона в гаэоразрядных стабилитронах.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения парциального давления фреона s газоразрядных стабилитронах путем подачи на электроды стабилитрона модулированного по амплитуде прямоугольными импульсами высокочастотного напряжения с амплитудой, выл. напряжения зажигания разряда, уменьшения .амплитуды вйсокочастотного напряжения до величины, превышающей напряжение погасания разряда, и определения давления. фреона по одному из параметров разряда, на электроды стабилитрона подают импульсы однопо.лярного напряжения, частота следования, длительность и фаза которых совпадают .с аналогичными характеристиками. импульсов, модулирующих высокочастотное напряжение, причем амплитуду импульсов однополярного напряжения устанавливают в диапазоне от 4 В до напряжения зажигания разряда импульсами однополярного напряжения, уменьшают частоту модулирующих импульсов, а в качестве оп-. ределяющего.параметра фиксируют частоту следования модулирующих импульсов в момент исчезновения постоянной,составляющей тока между электродами..

Яа фиг. 1 приведены временные диаграммы импульсов высокочастотного.и однополярного напряжений на фиг. 2 †. зависимость .давления фреона от частоты импульсов напряжения при.погасании разряда.

На.электроды,стабилитрона подают высокочастотное напряжение, например.частотой,25 ИГц, модулированное по амплитуде прямоугольными импульсами (фиг . l, эпюра 1) .Амплитуду высокочастотйого напряжения увеличивают до зажигания разряда в меж.электродном промежутке стабилитрона.

После зажигания разряда амплитуду высокочастотного напряжения умень шают до.величины,.заключенной в пределах от напряжения.погасания (около 30 В) до напряжения зажигания разряда (около 90 .В), например до.50 В. При. этом разряд продолжает существовать, если за время Т. паузы между импульсами (фиг. 1) концентрация частиц плазмы разряда не успевает снизиться.до уровня, при котором для возобновления разряда с . приходом каждого следующего импульса требуется приложение напряжения

1058000

15 в момент гашения не обеспечивает необходимой точности. Это обусловлено тем, что в измерительном режиме (напряжение высокой частоты в диапазоне 30-90 В) ток смещения через р0 межэлектродную емкость прибора бо- . лее чем на порядок .превышает ток,, проводимости разряда. Вызываемые гашением разряда изменения амплитуды высокочастотного напряжения и р5 силы переменного тока не превышают

1 % и трудно регистрируемы.

Измерение постоянной составляющей тока в цепи стабилитрона позволяет повысить точность фиксации моЗ-0 мента гашения разряда и, следовательно, точность измерения параметРа Р . Однако значение постоянной составляющей тока стабилитрона при приложении только высокочастотного напряжения сильно меняется от образца к образцу по величине н непостоянно по знаку. В частности, ток мо жет;быть равен нулю. Небольшое (35 В) .постоянное напряжение, поданное на.электроды прибора, позволя46 ет уменьшить Разброс значений тока по величине и исключить знакопеременность.. В то же время наличие разности потенциалов на электродах в паузе между высокочастотными имg$ пульсами значительно ускоряет процесс деиониэацин.плазмы за счет вы-тягивания частиц из промежутка сизажигания. Для выполнения этого условия частоту следования модулиРующих импульсов F первоначально устанавливают достаточно .высокой, например 10 кГц,. Частота. следования модулирующнх импульсов определяется соотношением F 4/Тга.-,где à — длительность импульса (фиг. 1).

Одновременно с импульсами высокочастотного напряжения на электроды стабилитрОна подают импульсы однополярного. напряжения амплитудой не менее 4 В, но не превышающей напряжения зажигания разряда (фиг. 1, эпюра 2).. Импульсы .постоянного напряжения обеспечивают протекание тока одного .направления в цепи стабилитрона,.если в межэлектродном промежутке.возбужден высокочастотный. разряд. Таким .образом„ по наличию постоянной составлякщей тока в цепи стабилитрона.можно судить о сущест-; вовании разряда.в.промежутке .

Далее:плавно уменьшают частоту: модулирующих импульсов. Когда дли- : тельность паузы между импульсами Т достигает определенного значения, . Разряд:гаснет, и постоянная составляющая тока в цепи стабилитрона.исчезает. Длительность паузы, при которой происходит .гашение разряда (.Т„д,„), .характеризует скорость.деионизации плазмы, формируемой за:вре,мя импульса. В общем СлуЧае скОРоотЬ деиониэацин зависит от начальной концентрации частиц плазмы, рода и .. :давления рабочего газа, геометрии

: прибора и других факторов. Нри про.чих равных. условиях наличие примеси фреона в рабочем газе приводит к увеличению скорости деионизации, обуславливаемому процессами захвата электронов .молекулами фреона и ре.комбинации образовавшихся отрицательных ионов с положительными ионами плазма. Таким образом, количество фреона в приборе определяет значение длительности паузы, Т,;, . Ча стота модулирующих импульсов в момент гашения разряда связана с величиной Т,„, соотношением F д,„ =

=1((T + Г J где,à — длитель кость импульса (величина постоянная) .

О

В момент исчезновения постоянной составляющей тока в цепи стабилитрона регистрируют частоту следования модулирующих импульсов (Р,„щ), ao величине которой судят о йарциаль,ном давлении фреона в приборе. Эф« ,фект.позволяет регистрировать пар« циальное давление фреона менее . .l 10-" Ha на фоне общего давления рабочего газа порядка 5000 Па.

Иллюстрирующая способ экспериментальная зависимость параметра F o„ от парциального давления фреона приведена на фиг. 2 ° Зависимость получена для серийного стабилитрона, объем которого был соединен с откачной системой, снабженной устройствами напуска газа. Для всех точек кривой .давление рабочей смеси нео5 на с 1 а аргона составляло В ичи ну 5300 Па.

Для измерения параметра Г необходимо фиксировать момент гашения разряда в приборе. Непрозрачная ме10 таллокерамнческая оболочка стабилитронов исключает воэможность визуаль-. ной регистрации излучения разряда.

Контроль за величинами высокочастотного напряжения или переменного тока лами электрического поля. Тем самым уменьшается степень влияния примеси, фреоиа.на значение параметра

Поэтому, с целью повышения точности измерения парциального давления фреона, применено импульсное постоянное.смещение. ..Данный диапазон амплитуд импульсов постоянного. напряжения обусловлен следующим. При амплитудах .импульсов более 4 .В практически 100 Ъ

,exàáèëèòðîíîâ имеют постоянный ток одного направления. Так, в партии

60 Юрнборов,количеством около 1000 шт. все .стабилитроны имеют одно направление тока при амплитудах импульсов однополярного напряжения выше 4 В. .Уменьшение амплитуды импульсов

65:однополярного напряжения приводит

105SOOO (uu) 0t фие.2

Составитель А„. Бишаев

Техред В, Палекорей Корректор И. Муска

Редактор О. Сопко

Заказ 9567/54 Тираж 703

Внийпи Государственного комитета сссР, no делам изобретений и.открытий

113035 Niocisa .Ж-35 Раушскан наб., Д. 4/5

Подписное..филиал .ППП .! .Патент .!, .z,Óàãîðîä, .ул..Проектная, 4 к уменьшению. процента стабилитронов, нмеюших постоянный.ток, так, при амплитудах импульсов 3 В около 20 % приборов .имеют противоположное нап равление тока, или ток равняй нулю.

Таким. образом,.применение амплитуды импульсов. менее 4 В не позволяет осуществлять 100 э-ный контроль стабилитронов. Веркний .предел амплитуд равен напряжению. зажигания разряда на постоянном. токе,.При больших амплитудах.разряд зажигается с каждым импульсом вне зависимости от длительности паузы между импульсами и скорости демонизации плазмы, т.е.; способ реализован быть не может. ,; ..Основное назначение способа — неразрушающий контроль герметичности готовых стабнлитронов. Контроль осуществляется путем.опрессовки изде5 .лий s атмосфере фреона и регистрации изменений параметра F, вызванных проникновением фреона внутрь приборов Через,микродефекты оболочек..Для .стабилитронов -типа СГ203К

19 и СГ204К (внутренний .объем приборов - 1 см3) при.суточной выдержке во фреоие 12 чувствительность течеискания .составляет величину порядка 1-,10- 2 Па. мЭ. с-А,