Устройство для измерения динамических характеристик электрического разряда Советский патент 1989 года по МПК G01H9/00 

сл

00 00

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устроствам для измерения сигналов упругих 1Колебаний, которые формируются в |аноде и катоде электроразрядных устройств в результате электрического разряда.

: Цель изобретения - повышение информативности о процессах, происхо- дящих в аноде и при электрическом разряде, и точности измерения динамических характеристик за счет измерения упругих колебаний поверхности электродов в процессе разряда,

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит одинаковые электроды 1 и 2 анода и катода с зеркально отражающими задними поверхнос тями, вакуумную камеру 3 с двумя окнами 4 и 5, источник 6 питания, коммутатор 7, синхронизатор 8, источник 9 оптического излучения, например лазер, первый 10, второй 11, тре тий 12 и четвертый 13 светоделители, уголковый отражатель 14, первое 15 и второе 16 зеркала, фотоприемник 17, блок 18 обработки результатов изме- |рений. Электроды 1 и 2 помещены в |вакуумной камере 3 с двумя окнами 4 и 5. Источник 6 питания последовательно соединен с коммутатором 7, соединенным управляющим входом с синхронизатором 8, выходами соответ- |ственно с одним из электродов 2, а второй выход синхронизатора 8 подключен к источнику 6 питания. В устрой- стве последовательно установлены источник 9 оптического излучения, пер- вый светоделитель 10, первое зеркало 15, расположенное под углом в 45 к направлению распространения оптического излучения, второй светоделитель 11, оптически связанный с одним из электродов 2 и вторым зеркалом 16, последовательно установленные третий светоделитель 12, оптически связанный с первым светоделителем 8 и вторым электродом 2, уголковый отражатель 14, четвертый светоделитель 13, оптически связанный с вторым зеркалом 16 и фотоприемник 17. Выход последнего подключен к блоку 18 обработки результатов измерений.

Устройство работает следующим образом.

При запуске синхронизатора 8 через коммутатор 7 от высоковольтного

источника 6 питания к анодному электроду подключается высоковольтный импульс напряжения, а к катодному электроду - потенциал земли. При этом между электродами 1 и 2 возникает электрический разряд. В результате электрического разряда между анодом и катодом разрушается их поверхность, формируются локальные динамические изменения их напряжен- но-деформированного состояния. Эти физические процессы в аноде и катоде являются различными и качественно и количественно. Процессы изменения напряженно-деформированного состояния и механического разрешения анода и катода сопровождаются форми- ровани ем упругих волн как на их поверхностях, так и в объеме. Динамические характеристики сигналов упругих волн, например спектральная характеристика продольной волны, снимаемой с задней зеркальной поверхности анода или катода, содержит информацию о кинетике изменения нап- рнженно-деформированного состояния электродЬв 1 и 2, формирования в них микро- и макродефектов структуры.

Для измерения динамических характеристик упругих колебаний электродов 1 и 2 луч источника 9 оптического излучения первым светоделителем 10 делится на два луча, один из которых с помощью первого зеркала 15 и второго светоделителя 11 направлен на отр 1жающую поверхность одного из электродов. Отраженный луч, модулированный по фазе в результате колебаний зеркальной пове.рхности электрода 2 с амплитудой Дс1 , через второй светоделитель 11, второе зеркало 16 и четвертый светоделитель 13 направлен на фотоприемник 17. Второй луч, полученный первым светоделителем 10 направлен третьим светоделителем 12 на отражающую поверхность другого электрода. Отраженный от этого электрода второй модулированный луч, через третий светоделитель 12, уголковый отражатель 14, четвертый светоделитель 13 направлен на фотоприемник 17.Электрический сигнал, пропорциональный разности S (t) ud (t) -id(t), с фотоприемника 17 подается на блок 18 обработки результатов измерений,. например анализатор мгновенного спектра разностного сигнала продольных упругих колебаний обоих электродов 1 и 2. По мгновенному спектру сигнала 5 (t) , получаемого на выходе фотоприемника 17, получают информацию о различии динамических процессов разрушения электродов 1 и 2. Это позволяет выявить различия динамических процессов разрушения анода и катода в реальном масштабе времени.

При этом обеспечена возможность бесконтактных, дифференциальных, динамических измерений упругих колебаний поверхности электродов в процессе электрического разряда. Уменьшена динамическая погрешность по сравнению с прототипом, так как более чем на порядок расширена полоса передаваемых частот спектра упругих колебаний, которая ограничена только полосой воспроизводимых частот фотоприемника, .имеющей величину порядка 1 ГГц. Устройство позволяет выявить тонкие различия между динамическими физическими процессами в аноде и катоде.

Использование предлагаемого устройства наиболее эффективно для контроля режимов функционирования плазменных приборов и установок. Устрой- ство впервые позволяет фиксировать момент перехода анода и катода в критическое состояние механического разрушения .

0

5 0 5

о

Формула изобретения

Устройство для измерения динамических характеристик электрического разряда, содержащее вакуумную камеру с двумя окнами с размещенными в ней двумя электродами, синхронизатор, последовательно соединенные источник питания и коммутатор, подключенный управляющим входом к синхронизатору, выходами - соответственно к электродам, и блок обработки результатов измерения, а второй выход синхронизатора подключен к источнику питания, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности о. процессах, происходящих при электрическом разряде, и точности измерения, оно снабжено, последовательно установленными источником оптического излучения, первым светоделителем, первьм зеркалом, расположенным под углом 45° к направлению распространения излучения, вторым светоделителем оптически связанным с одним из электродов, и вторым зеркалом и последовательно установленными третьим светоделителем, оптически связанным с первым светоделителем и вторым электродом, уголковым отражателем, четвертым светоделителем, оптически связанным с вторым зеркалом, и фотоприемником, выход которого подключен к блоку обработки результатов измерений.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к измерениям упругих колебаний анода и катода. Цель изобретения - повьшение информативности о процессах, происходящих в аноде и катоде при электрическом разряде, и точности измерения динамическ}р характеристик за счет измерения упругих колебаний поверхности электрода в процессе разряда. Луч источника делится на два, один из которых с помощью первого зеркала и второго светоделителя направляется на отражающую поверхность одного из электродов, а затем на фотоприемник, а другой луч направляется третьим светоделителем на отражающую поверхность другого электрода, отразившись от которого через третий светоделитель, уголковый отражатель, четвертьй светоделитель направляется на фо топриемник. Электрический сигнал с фотоприемника подается на блок обработки результатов измерений, откуда получают информацию о различии динамических процессов электродов, 1 ил. (Л