Способ определения надежности приборов с телом накала Советский патент 1989 года по МПК G01R31/25 

1

Изобретение относится к приборостроению, а именно к контролю качества и прогнозирования надежности приборов с телом накала, и может быть использовано для ускоренных стендовых испытаний, в частности, нити накала электрических ламп транспортных средств на гарантийную наработку и ресурс, а также различных индикаторов, терморадиационных пирометров и приборов с рабочим телом из композиционных материалов.

Цель изобретения - обеспечение неразрушающего контроля и повышение точности определения надежности и долговечности приборов с телом накала при сокращении продолжительности испытаний.

На фиг. 1 изображены временные диаграммы формирования серий импульсов; на фиг. 2 - графики зависимости светового потока от частоты следования импульсов, их скважности, амплитуды и длительности серии.

Способ осуществляют следующим образом.

Испытуемое рабочее тело (лампу) подключают к источнику питания - нитью накала к источнику серий импульсов изменяемой частоты (Fu) следования импульсов в них. Частоты устанавливают минимальными по критерию отсутствия видимого мерцания. Сква- .жность импульсов (Цц) в серии выбирают и устанавливают постоянной применительно к конкретным типам

4

vl

о

4ь

со

ламп на основании накопленного опыта. Амплитуду питающего тока (Iu) уста- навливают неизменной. При этом, дли- тельность следования серий ( Јс ) с частотой F0 устанавливают такой, чтобы суммарная энергия импульсов (W jp ) за период следования серий не превышала 0,6 значения подводимой энергии в нормальном режиме (W ). Установив требуемые значения параметров до получения светового потока Ф const, увеличивают частоту Fw от начально установленной F,, измеряют световой поток Ф и по, результа- там измерений строят график Ф f (FH ) (фиг. 2), а по нему судят о пригодности и качестве прибора. Величину светового потока Ф предпочтительно измерять фотометром, значения частот FQ и F и по осциллоскопу.

Приведем формулы для предварительного расчета начальных значений параметров при испытании опытных образцов для установления эталонной кри- вой Ф f (Fu). Контролируемым параметром может быть световой поток, ток электронной эмиссии, тепловой поток.

Известно, что активная мощность периодических несинусоидальных токов определяется как функция мощности за период, равный

Р 1 u-i dt, (Вт),

1

де Р - активная мощность (Вт); Т - период функции (с); и - мгновенное значение напряжения (В);40 i - мгновенное значение тока (А); t - текущее время (с) иначе мощность г

Р I

Э

RH

45

где IQ - действующее значение тока

(А); Rtt - сопротивление нагрузки (Ом).

Действующее значение тока (фиг.1) за период (с учетом характера функ- ции) определяются из выражения

т

1и

п

dt I

, (А)

тогда

Чи

(А),

где qu - скважность импульсов в

серии;

I D - длительность импульса (с); Т н - период следования импульса (с);

Iw - амплитудное значение тока (А) .

Суммарная энергия импульсов в серии, т.е. интенсивность рассеиваемой мощности, определяется из выражения

Wc Р. р , (Вт-с),

где

V f - предел длительности серии (с).

Среднее значение энергии за период следования серий равно

W

ср

Wc, (Вт.с),

где Тс - период следования серии (с) .

Значение энергии должно удовлетворять условию W Ср 0,6 WH (Вт-с), так как увеличение значения V/ ср 7 0,6 W H ведет к активному разрушению объекта испытаний с увеличением частоты зондирующих воздействий W,, - значение энергии, преобразуемой в тепло в номинальном режиме (Вт-с). С увеличением частоты (Fu) следования импульсов в серии происходит перераспределение их энергии на временном интервале с пределом длительности:

Им Сс

Ру-ОО

Р

где Јс - длительность серии импульсов с частотой F0 следования огибающей (с). Задача сохранения начальной энергии W Вр импульсов при увеличении частоты F u их следования в серии при постоянной амплитуде и скважности сводится к установлению предела для Т с , равного Јр(при 1И const, qц const), следовательно,

P

и , (С),

где Д Ту- Ту- величина паузы начальной (нижней) частоты FI исследования рабочего тела накаливания (с).

5147641:

Таким образом, для сохранения значения энергии (Wcp) в серии постоянной длительности ( Ср const) при изменении частоты следования импульсов (Fu) в ней, необходимо значение

т скважности q и - и амплитуду IM

импульсов сохранять неизменными (фиг, 1), что позволяет заранее выставлять значения перечисленных параметров и регулировать в эксперименте только частоту FH, замеряя при этом значение контролируемого параметра. Приведенные пояснения позволяют вывести общее соотношение для связанных параметров при ведении процесса в оговоренных выше условиях, принимая во внимание, что отношение суммы площадей импульсов к сумме площадей

пауз в серии (при - 2,3,, q н

const; Iy const; fp const) величина постоянная и не зависит от частоты Fw , следовательно, энергия серий тоже постоянна, т.е. Wс const (фиг.1). Здесь отношение часFSтот рассматривается как отношеF - Т и

ние временных интервалов , за коi и

торые происходит пропорциональное им перераспределение энергии W Cf, где F, - частота предыдущих импульсов (Гц); F г - частота последующих импульсов (Гц); Т „ - период следова- ния импульсов в предыдущей серии (с); Т J, - период следования импульсов в последующей серии (с).

Временной интервал следования самих серий равен

Яс Т„(п-1) + „ , (с),

где п - число импульсов в серии, следовательно,

+ и

п

Т Т 1 и м

При увеличении частоты следования импульсов ,в сериях, т.е. от начальной частоты Ff, пропорционально изменяется период следования импульсов и их число на ограниченном интервале Ир , откуда при

т I и

д

F, п,

J±. - i

п

и

0

5

5

0

5

0

п,

5

0

5

следует, что Т i Т,- или F-

П л

па F1 - - закон регулирования параn i метров, при V; ср const; I u const;

qu const; p const, где n, - число импульсов в предыдущей серии; п 1 - число импульсов в последующей серии.

Задача размещения определенного .числа импульсов в серии при ее заданной длительности сводится к задаче разбиений с установлением предела для Сс , т.е. получения сходящегося ряда по огибающей Fc, что позволяет увеличивать частоту F„ зондирующих импульсов теоретически неограничено, от начально установленной, с целочисленным шагом (N 2,3,4,).

Однако практические результаты показали, что верхнее значение частоты F , в частности, для ламп накаливания близко к значению F „ 10 кГц.

На фиг. 2 приведены графики зависимости величины светового потока Ф от частоты 7V следования зондирующих импульсов, при различных значениях скважности q и. импульсов, но с одинаковым пределом длительности 5р серий при различной амплитуде тока Iu.

Изменение крутизны нарастания функции Ф на участке F t - FM выявляет возможное наличие местных перегибов (плавное увеличение) и локальный перегрев (резкий перегиб).

Под местным перегревом понимается перегрев участка нити накала, вызванный дефектом навивки, например, при сжатии витков, а под локальным - перегрев участков рабочего тела, вызванный дефектом кристаллической структуры материала (неоднородности) .

л

Из графиков (фиг. 2) видно, что даже при меньшей рассеиваемой мощности, но по большей скважности qM импульсов неоднородности проявляют себя интенсивнее (при меньшей длительности Ј и)

На фиг. 1 показаны временные диаграммы формирования серий импульсов, где тепловой режим рабочего тела формируется в основном огибающей с частотой F, следования, а интенсивность зондирующих воздействий определяется как частотой Fu самих импульсов, так и их скважностью qH, т.е-, местная концентрация значительнее проявит себя при большей энергии серий, а локальная - при меньшей длительности импульсов.

Способ позволяет выявить дефекты конструкции без разрушения объекта испытаний,- поскольку обеспечивает сохранение неизменным наперед заданное значение энергии для установления и поддержания теплового баланса тела накаливания с заданными параметрами, создающими тепловой режим. Переход к большей частоте Fw происходит при температуре рабочего тела в режиме, близком к установившемуся, что обеспечивает выявление неоднород ностей без значительных тепловых ударов и деформаций структуры и способствует неразрушающему контролю.

Способ позволяет сканировать по частоте в границах с нижней предельной частоты F и верхней частоты FH, что позволяет при испытании новых образцов приборов с телом накаливания достаточно полно исследовать его работу, а также устанавливать эталон для контроля уже серийных образцов, где достаточно получения лишь одной кривой для сравнения ее с эталонной, чтобы проводить дефек- тацию при контроле качества, т.е. осуществлять экспресс-анализ.

При осуществлении способа увеличивают частоту FM и уменьшают длительность ц импульсов в серии, увеличивая тем самым интенсивность разогрева неоднородностей, в результате чего меньшие неоднородности кристаллической структуры будут активней перегреваться при большей частоте импульсов, т.е. чем мельче неоднородности, тем лучше структура и больше долговечность. При этом, выраженный перегиб функции Ф на графике получается при большем значении Fu.

Значение частот, при которых наступает перегиб на графике, можно уточнять, уменьшая частоту F w с тре0

5

0

5

0

5

0

5

0

буемым шагом, что повышает точность измерений.

Во время пауз рабочее тело начинает остывать и выравнивать температуру участков, что позволяет выявлять дефекты при испытании на надежность и ресурс в особенности дорогостоящих опытных образцов приборов с рабочим телом накала при универсальных исследованиях конструкции новых приборов для составления технических условий на них при переходе к серийному производству.

Формула изобретения

1.Способ определения надежности приборов с телом накала, заключающийся в том, что формируют и подают на тело накала импульсы тока накала, изменяют параметры импульсов тока накала, сохраняя значение энергии, регистрируют информативный параметр, отличающийся тем, что,

с целью обеспечения неразрушающего контроля и повышения точности прогнозирования надежности приборов, импульсы тока накала подают сериями с фиксированными в каждой серии амплитудой, частотой и длительностью импульсов тока накала, увеличивают частоту следования импульсов в сери ях, сохраняя среднее значение энергии импульсов в серии, о надежности приборов с телом накала судят по сравнению зависимости информативного параметра от частоты импульсов тока накала в серии с эталонной.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве информативного параметра используют световой поток тела накала.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве информативного параметра используют ток электронной эмиссии тела накала.

4.Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве информативного параметра используют тепловой поток тела накала.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для контроля качества вакуумных приборов с телом накала. Цель изобретения - обеспечение неразрушающего контроля, повышение точности определения надежности и долговечности приборов с телом накала при сокращении времени испытаний. На нити накала контролируемых приборов подают серии импульсов тока накала. Частоту импульсов в сериях последовательно увеличивают, сохраняя неизменной среднюю энергию в серии. Регистрируют информативный параметр, в качестве которого может выступать световой или тепловой поток, ток эмиссии тела накала. Вид зависимости информативного параметра от частоты импульсов в серии позволяет определить надежность контролируемых приборов. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.