СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАРАБОТКИ ГАЗООБРАЗНЫХ ЛАМП И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК G01R31/24 H01J9/42 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в процессе ресурсных испытаний газоразрядных ламп (ГЛ) при их производстве и эксплуатации.

Известен способ определения наработки ГЛ путем измерения падения постоянного напряжения на электроде лампы, которое зависит от скорости расхода эмиссионного вещества с электродов и косвенно характеризует время наработки лампы. Калибровочную зависимость определяют по результатам предварительных испытаний ламп данного типа [1]
Известно устройство для реализации данного способа, состоящее из источника постоянного напряжения, стартера и измерительной схемы [1]
Недостатком этого технического решения является низкая оперативность и достоверность измерений, а также то, что устройство работает на постоянном токе. Это приводит к неустранимым погрешностям, поскольку механизм работы электродов на постоянном токе существенно отличается от механизма работы на переменном токе.

Известен также способ определения наработки ГЛ путем измерения скорости движения катодного пятна по электроду лампы, которая оценивается по величине тока, протекающего в один из полупериод через часть электрода от его вывода до катодного пятна [2]
Известное устройство для реализации такого способа состоит из источника питания, стартера и схемы измерения, выполнено в виде последовательно соединенных и включенных между стартерным и сетевым выводами электрода полупроводникового диода, ограничивающего резисторf и измерителя тока [2]
Недостатками известного технического решения являются следующие:
1. В схеме измеряется абсолютное значение тока, поэтому источником неустранимых погрешностей является разброс параметров отдельных ламп, неизбежно имеющий место как при их производстве, так и возникающий под действием эксплуатационных факторов различной природы. Это снижает точность и достоверность испытаний. Кроме того, абсолютные измерения требуют стабилизации питающего переменного напряжения, что усложняет схему.

2. В связи с тем что заранее неизвестно, какой из выводов электродов был сетевым, когда лампа эксплуатировалась в реальных условиях (т.е. с какого вывода начало вырабатываться эмиссионное покрытие), то неоднозначна интерпретация результатов измерений. Это ограничивает область применения известного решения испытательными лабораториями заводов-изготовителей, где полный цикл измерений производится на стенде в течение всего времени работы ламп, без их переустановок.

Цель изобретения повышение достоверности и точности измерений, расширение области применения способа.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем источник питания, стартер и схему измерения, схема измерения выполнена в виде включенного параллельно электроду лампы измерителя переменного напряжения, выводы которого подключены к подвижным контактам двухполюсного двухпозиционного переключателя, между разноименными неподвижными контактами которого, попарно соединенными между собой, включено дополнительное сопротивление, один из выводов которого подключен к сетевому проводу.

При этом измеряют прогностический параметр, характеризующий время наработки испытуемой лампы, за который принято отношение падений напряжения на одном из электродов лампы при поочередном подключении каждого вывода этого электрода к сетевому проводу через дополнительное сопротивление, в то время как другой вывод этого электрода подключен непосредственно к сетевому проводу.

На фиг. 1 дана принципиальная электрическая схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 расчетная эквивалентная схема для вывода математических соотношений.

Устройство содержит источник питания 1, дроссель 2, испытуемую лампу 3, стартер 4 и схему измерения, состоящую из измерителя переменного напряжения 5, двухполюсного двухпозиционного переключателя 6 и резистора 7.

Источник питания 1 одним из выводов через балласт 2 соединен с одним выводом электрода 8 испытуемой лампы 3. Другой вывод этого электрода соединен со стартером 4, который подключен к одному из выводов другого электрода 9 (этот вывод называется стартерным).

Измеритель переменного напряжения 5 подключен параллельно электроду лампы 9, который представлен в виде двух последовательно включенных сопротивлений 10 и 11. Их общая точка 12 является катодным пятном на электроде лампы. Далее выводы измерителя переменного напряжения подключены к подвижным контактам двухполюсного двухпозиционного переключателя 6. Разноименные неподвижные контакты переключателя попарно соединены между собой, и между образовавшимися точками соединения включено дополнительное сопротивление 7, один из выводов которого подключен к другому выводу источника питания (называемому далее сетевым).

Устройство работает следующим образом. Перед началом измерений переключатель 6 ставят в нижнее положение, облегчая тем самым зажигание лампы. При подаче напряжения от источника питания 1 срабатывает стартер 4 и лампа 3 зажигается. Переключатель 6 переводят в верхнее положение. При этом верхний по схеме вывод электрода 9 подключается непосредственно к сетевому проводу, а нижний вывод электрода подключается к сетевому проводу через дополнительное сопротивление 7. В этом положении измеряют падение переменного напряжения на электроде 9 с помощью измерителя 5.

Затем переключатель 6 переводят в нижнее по схеме положение, подключая верхний вывод электрода 9 к сетевому проводу через дополнительное сопротивление 7, нижний вывод электрода в это время подключается к сетевому проводу непосредственно. При этом еще раз измеряют падение переменного напряжения на электроде 9 с помощью измерителя 5.

Отношение величин измеренных напряжений является прогностическим параметром, по которому судят о наработке испытуемой лампы.

Сущность способа рассмотривается для эквивалентной мостовой схемы по фиг. 2. По диагонали "ab" протекает разрядный ток I, в другую диагональ "cd" включен измеритель напряжения pV. Электрод лампы представлен в виде последовательно включенных сопротивлений R' и R'' (соответственно сопротивления 10 и 11 по фиг. 1) с промежуточной точкой "a". Эта точка является катодным пятном на покрытом эмиссионным веществом электроде. Из катодного пятна эмиттируются электроны, обеспечивающие разрядный ток в лампе, здесь же происходит интенсивный расход эмиссионного вещества. В процессе работы катодное пятно перемещается от сетевого вывода электрода (место подвода энергии) к противоположному. При этом изменяются значения сопротивлений R' и R''.

Выведем формулу, позволяющую по показаниям измерительного прибора определить отношение этих сопротивлений, а значит, и оценить время наработки испытуемой лампы.

Сопротивление мостовой схемы протекающему току,

Падение напряжения на диагонали "ab"
U_ab I•R_ab. (2)
Падение напряжения на сопротивлении R₁

Падение напряжения на сопротивлении R₂

Напряжение на диагонали "cd" (показания вольтметра pV)

Подставляя ранее записанные соотношения в (5), окончательно получаем

При поочередном шунтировании сопротивлений R₁ и R₂ (величины которых удобно выбрать равными, т.е. R₁-R₂-R), измеряя при этом показания вольтметра U₁ и U₂,

Тогда отношение измеренных напряжений

т. е. отношение измеряемых напряжений на электроде равно отношению сопротивлений частей электрода лампы до и после катодного пятна. Величина k-U₁/U₂ может служить прогностическим параметром, характеризующим положение катодного пятна на электроде, а значит, и время наработки лампы.

Для повышения точности измерений и исключения необходимости подгонки элементов схемы конструктивно сопротивления R₁ и R₂ выполнены в виде одного элемента (сопротивление 7 по фиг. 1), который подключается к схеме измерения с помощью двухпозиционного переключателя. В нижнем по схеме положении переключателя имитируется шунтирование сопротивления R₂ и производится измерение напряжения U₂. В верхнем по схеме положении переключателя имитируется шунтирование сопротивления R₁ и производится измерение напряжения U₁.

Способ для определения наработки газоразрядных ламп при помощи предлагаемого устройства заключается в следующем.

По результатам предварительных испытаний представительной выборки ламп данного типа и для данных условий эксплуатации строится градуировочная кривая, представляющая зависимость введенного выше прогностического параметра k от времени наработки. При необходимости определения наработки какой-либо лампы данного типа, работающей в данных условиях эксплуатации, измеряют величину k и по градуировочному графику определяют время наработки.

Использование изобретения повышает достоверность и точность измерений за счет того, что измеряется лишь отношение напряжений, а при этом не требуется стабилизация питающего напряжения. По этой же причине способ менее чувствителен к разбросу параметров отдельных ламп, что имеет место при абсолютных измерениях.

Расширение области применения связано с тем, что возможно использование способа не только испытательными лабораториями заводов-изготовителей, но и службами эксплуатации отдельных предприятий, поскольку при реализации способа не имеет значения, какой вывод электрода лампы был сетевым во время работы лампы (т. е. с какого вывода начало вырабатываться эмиссионное покрытие электрода).

Использование: в процессе ресурсных испытаний газоразрядных ламп при их производстве и эксплуатации. Сущность изобретения: по результатам предварительных испытаний представительной выборки ламп данного типа и для данных условий эксплуатации строится градуировочная кривая, представляющая зависимость прогностического параметра от времени наработки. При необходимости определения наработки какой-либо лампы данного типа, работающей в данных условиях эксплуатации, измеряют указанный параметр и по градуировочному графику определяют время наработки. Прогностическим параметром, характеризующим время наработки испытуемой лампы, является отношение падений напряжения на одном из электродов лампы при поочередном подключении каждого вывода этого электрода к сетевому проводу через дополнительное сопротивление, в то время как другой вывод этого электрода подключен непосредственно к сетевому проводу. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ определения наработки газоразрядных ламп (ГРЛ), при котором зажигают ГРЛ, отличающийся тем, что после зажигания ГРЛ измеряют падение напряжения на электроде ГРЛ, подключенном к сетевому проводу, при поочередном подключении к упомянутому проводу каждого вывода указанного электрода через дополнительное сопротивление, в то время как другого вывода того же электрода непосредственно, вычисляют отношение измеренных падений напряжения, характеризующее положение катодного пятна, и определяют время наработки ГРЛ по градуировочному графику, представляющему зависимость отношений упомянутых падений напряжения от времени наработки и построенному по результатам предварительных испытаний представительной выборки ламп данного типа и для данных условий эксплуатации. 2. Устройство, реализующее способ определения наработки ГРЛ, содержащее балласт, источник питания, стартер, измеритель, дополнительное сопротивление и двухполюсный двухпозиционный переключатель, при этом источник питания одним из выводов через балласт соединен с одним из выводов одного из электродов ГРЛ, другой вывод которого соединен со стартером, один из выводов измерителя подключен к одному из подвижных контактов упомянутого переключателя, один из неподвижных контактов которого подключен к другому выводу источника питания, а другой подвижный контакт указанного переключателя соединен с одним из выводов другого электрода ГРЛ, отличающееся тем, что измеритель выполнен в виде измерителя переменного напряжения и подключен параллельно другому электроду ГРЛ, упомянутый выход которого подключен к стартеру, причем другой вывод измерителя соединен с другим подвижным контактом указанного переключателя, между попарно соединенными между собой разноименными неподвижными контактами которого включено дополнительное сопротивление.