Способ определения зоны неоднородности электрических и газодинамических характеристик в камерах тлеющего разряда с секционированными электродами Советский патент 1991 года по МПК H01J17/00 

Способ относится к области диагностики с применением газового разряда типа тлеющего.

Цель изобретения - повышение точности определения зоны неоднородности электрических и газодинамических характеристик путем увеличения относительной разницы получаемых данных.

Она достигается за счет того, что регистрацию данных производят в режиме погасания тлеющего разряда при уменьшении величины тока до стягивания его в пятна на отдельных электродных элементах и потухания на остальных элементах, и при добавочном резисторе в цепи питания разряда, причем резистор подключен последовательно с источником питания, а величина его сопротивления R выбирается из выражения:

-§Ј- Г R 106

pPl

- г

где Е - максимальное напряжение источника питания, В;

р- нормальная плотность тока для материала электродного элемента. А -м

Рн - номинальное давление газа в камере, Па;

г- величина сопротивления балластного резистора в цепи отдельного секционированного элемента, Ом;

«-относительная амплитуда пульсаций мощности источника питания; добавочный резистор выполнен регулируемым с переменной величиной сопротивления R.

На фиг. 1 приведена общая схема проведения измерений в соответствии со способом; на фиг.2 - вольт-амперная характеристика (ВАХ) разряда для отдельного

О

о VJ

vi

4

электродного элемента, и нагрузочные характеристики (прямые).

Измерительная схема (фиг.1) включает источник питания диагностируемой установки Е, разрядную камеру с секционированным электродом, к элементам которого подключены резисторы г, и дополнител1- ный резистор R, включенный последовательно с источником.

Выбор условий проведения измерений определяется следующим (фиг.2).

Рабочему режиму газоразрядной камеры соответствует точка А на ВАХ. При этом выходное Напряжение источника составляет величину Ед, что при этом оптимальном подборе источника является максимально возможным (иначе же приводит к потерям мощности). Вдоль линии нагрузки Ед Ir+U при постоянном напряжении Ед возможен переход в дугу (точка AI) или погасание разряда (точка А2). Уменьшая напряжение источника до ЕБ, получают режим малых токов (точка Bi). Разряд здесь горит в общем неустойчиво и может потухнуть на данном элементе, что соответствует на ВАХ переходу в точке Ба. При включении последовательно с источником резистора можно реализовать режим точки Bi при более крутопадающей нагрузочной прямой, соответствующей напряжению источника Ед. При погасании тогда реализуется режим точки Бз.

Разряд гаснет при уменьшении подводимой мощности лишь на части элементов, имеющих пониженную проводимость по отношению к остальным, на чем и основан способ определения зоны неоднородности. Введение дополнительною резистора R в собственную цепь питания установки позволяет не только повысить устойчивость горения, но и более плавно изменять ток через электродные элементы при постоянной скорости регулирования напряжения источника; скорость изменения тока уменьшается в (r+NR) раз, где N - число секционированных элементов, т.е. уменьшается многократно, а также позволяет уверенно локализовать зону неоднородности, так как при погасании тока на части элементов (из-за флуктуации мощности, и т.п.) на оставшихся элементах ток возрастет в r + 2R ,.. „. ношениит-ПГ5 - (N 2). что не

имеет места в отсутствии R. Например.для случая двух элементов при потухании тока на одном и при ток на последнем элементе возрастет в 2 раза, гарантируя надежную диагностику.

Величина сопротивления- определяется следующим. Из уравнения нагрузки Ед - I (г + R) + U, принимая с запасом ,

имеем R Ед/i-r. Ток определяется размером устойчивого и достаточного для регистрации пятна на катоде MMZ и плотностью тока JH : |н S,

Последняя в соответствии с законом Геля определяется величиной давления газа Рн в камере и нормальной плотностью тока р, которая фиксирована для конкретного материала катода. Подстановка приведенных величин дает верхнюю границу величины резистора R. При превышении сверх данной величины токовое пятно будет менее 1 мм2, и будет гаснуть, срывая надежную регистрацию. Таким образом,

R 106(Е/рР2)-г.

Нижняя граница R следует из того, что имеющиеся у источника питания собственные пульсации мощности W с относительной амплитудой а - Д W/W не должны

погасить одновременно оба последних разрядных промежутка, когда остальные уже погасли. Тогда, так как W I2R, Д W 2iR Д|, (I + Д |)/| (г + 2R)/(r + R), имеем

а г 1(2 - а) г.

Исполнение добавочного резистора R переменным позволяет плавно регулировать напряжение на разряде, и так же способствует надежной диагностике газоразрядной ка

меры.

Использование данного способа позволяет точно определить зону неоднородности в камере с секционированными электродами, вызываемую, например, разбросом номиналов сопротивлений балластных резисторов, отклонением формы электродов, неравномерности газового потока и пр., и устранить указанные причины, чем достигается положительный эффект

точной диагностики камер и в итоге повышение энерговклада и мощности.

Формула изобретения 1. Способ определения зоны неоднородности электрических и газодинамических характеристик в камерах тлеющего разряда с секционированными электродами, включающий регистрацию величины тока и напряжения на электродных элементах и размера свечения на поверхности элементов, сравнение полученныхс различных элементов данных между собой и определение зоны неоднородности по относительной величине разницы данных, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности

определения зоны неоднородности путем увеличения относительной величины разницы данных, регистрацию данных производят в режиме погасания тлеющего разряда в режиме общей резистивной нагрузки при

уменьшении величины тока до стягивания его в пятна на отдельных электродных элементах и потухания на остальных элементах, а величину резистивной нагрузки R выбирают из выражения

а E

-af.pz

где Е - максимальное напряжение источника питания, В;

f - нормальная плотность тока для материала электродного элемента, ;

0

Рн - номинальное давление в камере, Па;

г - балластное сопротивление в цепи отдельного секционированного элемента, Ом;

а-относительная амплитуда пульсаций мощности источника питания;

- коэффициент, .

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что резистивная нагрузка выполнена регулируемой.

Изобретение относится к методам диагностики с применением газового разряда и может быть использовано в технике газовых лазеров. Цель изобретения - повышение точности определения зоны неоднородности электрических и газодинамических характеристик в камерах тлеющего разряда с секционированными электродами. Способ включает регистрацию тока и свечения на электродных секционированных элементах в режиме погашения тлеющего разряда, причем в цепь питания включено дополнительное сопротивление в виде переменного резистора последовательно с источником. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

ЈА 1/+ЦЯ У/

Фиг 1

i

6Л U+lr Фиг. 2

/