Способ измерения рабочей температуры катода косвенного накала Советский патент 1980 года по МПК H01J9/42 

Изобретение относится к- электронной технике, в частности к способам, предназначенным для измерения температуры катода косвенного накала при изготовлении и эксплуатации электровакуумных приборов. Известен способ измерения темпера туры катода пирометрическим способом 1 . Однако этот способ не позволяет измерять температуру катода в приборах с непрозрачной оболочкой или в приборах с прозрачной оболочкой, но при наличии экранировки катода элементами конструкции. Известен также способ измерения рабочей температуры катода косвенног наксша в электровакуумных приборах (ЭВП) с непрозрачной оболочкой путем измерения параметров подогревателя, например сопротивления 2 . По данным макетов определяют, каким значением сопротивления холодного . горячего RZO-D- подогревате ля соответствует то или иное значение температуры катода, а затем, исходя из соответствия этих значений, судят о возможном отклонении темпера туры катода в приборе от номинальной Однако существующий способ не позволяет достаточнр точно определять рабочую температуру катода косвенного накала серийных электровакуумных приборов с непрозрачной оболочкой. Это обусловлено тем, что во многих конструкциях катодно-подогревательных узлов (КПУ) разброс температуры катода определяется не разбросом сопротивления подогревателя, а различием в теплоотводе от катода по рубашке и излучением. Поэтому информация,iполучаемая при определении сопротивления холодного и горячего подогревателя, не обеспечивает определение температуры катода с достаточной для практики точностью. Для повышения точности способа оценки рабочей температуры катода косвенного накала в приборах с непрозрачной оболочкой в качестве вышеуказанного параметра подогревателя используют скорость измерения сопротивления подогревателя при включении напряжения накала (Sg) . Кроме того, с целью повышения точности измерения рабочей температуры катода с отношением теплоемкости подогревателя к теплоемкости керна катода

в пределах 0,05-0,6, измеряют скорость ; изменения сопротивления подогревателя при включении и выключении накала (Se) и сравнивают их с градуировочной зависимостью от этих параметров рабочей температуры катода.

На фиг. 1 показаны кривые, показывающие изменение температуры подогревателя и катода при включении напрйжения накала (скорость изменения сопротивления подогревателя определяется на участке АБ), на фиг. 2-кривые изменения температуры подогревателя и катода при выключении напряжения накала (скорость изменения сопротивления подогревателя определяется на участке ВГ) .

Положительный эффект обусловлен тем, что при разогревании катодноподогревательного узла подогреватель разогревается значительно быстрее, чем керн катода (см. фиг. 1). После разогревания подогревателя происходит, разогревание катода. При этом происходит дальнейшее увеличение сопротивления подогр.евателя (см. участок АБ на фиг. 1).Скорость увеличения сопротивления подогревателя зависит от скорости разогрева керна катода, последняя характеризует теплоотвод от катода (излучением и кондукцией). При охлаждении КПУ скорость охлаждения подогревателя (см. участок ВГ на фиг. 2) зависит от разности температур подогревателя и катода теплоемкости подогревателя, теплоотвода от катода. Значения параметров

R

(для конкретной

гор 9 °

КОА

конструкции КПУ) несут информацию о величине теплоотвода от КПУ. Параметры , , Sj , S, измеряются при температурах, близких к рабочей, поэтому они несут информацию о теплоотводе излучением и кондукцией. Опыт показывает, что для неэкономичных КПУ с коэффициентом полезного действия (КПД) 10-30% и отношением теплоемкости подогревателя к теплоемкости керна катода в пределах 0,3-1,0 возможно использование только одного параметра S. Для экономичных КПУ с КПД 30-70% и отношением теплоемкости подогревателя к теплоемкости керна катода 0,51,0 можно использовать только один параметр S,, . Для КПУ, имеющих отношение теплоемкости подогревателя к теплоемкости керна катода в пределах 0,05-0,6, используются все параметры. Экспериментальная проверка способа показала, что при использовании устройства, позволяющего измерить сопротивление подогревателя с погрешностью не более 0,3%, ошибка в определении температуры катода не превышает 1015 , что можно считать вполне удовлетворительным.

Пример 1. Проводят оценку температуры катода на 5 образцах КПУ по предложенному методу. Катод торцовой, диаметром 8,5 мм, КПД 20%, а отношение теплоемкости подогревателя к теплоемкости керна катода 0,5.

Методика определения температуры катода (T, ) косвенного накала заключается в следующем.

По предварительным измерениям Sn и пирометрическим измерениям Т на 10 образцах КПУ было определено уравнение регрессии, связывающее Тч с За.

Т 997,2 205,8 Sg 4- 2772,6 Sq (1)

Для предложенных 5 образцов КПУ были замерены величины S и вычислены Т по уравнению (1). Для этих же узлов Tj замерялась пирометром. Результаты измерений Т пирометром и вычисленные по уравнению (1) приведены в табл. 1.

Таблица

Для сравнения с прототипом было определено уравнение, связывающее Т с сопротивлением горячего подогре вателя (Rto|.) .

8196 -2402R,e 190,4 , (2) Результаты измерения пирометром Т, и вычисленные по уравнению (2) даны в табл. 2,

Из таблицы 1 и 2 видно, что использование параметра Sg вместо Rw/, увеличивает точность более чем в 2 раза,

Пример 2. Проводит оценку температуры катода на 10 образцах КПУ по предложенному методу. Катод торцовой, диаметр его 2,5 мм. Отношение теплоемкости подогревателя к теплоемкости катода 0,25, Методика определения температуры катода косвенного накала заключается в следующем ,

По предварительным измерениям

хоА, . , So, So и пирометрическим измерениям Т, на 15 образцах КПУ быДля данного узла определение Т по

параметрам R.

-iop. согласно прои

тотипу не имеет смысл, так как в этом случае отклонение от температуры, измеренной пирометром, достигает до 100 , Т,е, отдельно эти пареметры являются малоинформативными.

Использование предлагаемого способа оценки рабочей температуры катода обеспечивает по сравнению с существунвдими способами следующие преимущества :

а)возможность более точной оценки рабочей температуры катода косвенного накала в приборах с непрозрачной оболочкой и отбраковку ненадежных

б)оперативный контроль конечного этапа технологической операции сборки катсщно-подогревательных узлов по температуре катода в готовом приборе.

Формула изобретения

1, Способ измерения рабочей температуры катода косвенного накала в электровакуумных приборах путем измерения параметров подогревателя, например сопротивления, и сопоставления

Таблица

ло определено уравнение регрессии, связующее Т с . , Кгл. г S, So .

Т 456+- 0,21 Тр«- 5,58 S,-f 0,24 So(3) Кгрр.

Здесь Т., f

- известная

R.

функция для вольфрама, материала подогревателя.

Для предложенных 10 образцов КПУ были замерены величины К«ол. / г,рSg, S, и вычислена Т по уравнению (3) , Для этих же узлов Т за1мерена пирометром. Результаты измерений Т пирометром и вычисленная по уравнению (3) даны в табл, 3.

Таблица 3

этих параметров с градуировочной зависимостью от них рабочей температуры, отличающийся тем, что, с целью поовышения точности оп0ределения температуры катода, в качестве указанного параметра подогревателя используют скорость измерения сопротивления подогревателя при включении напряжения накала,

5

2, Способ по п, 1, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения рабочей температуры катода с отношением теплоемкости подогревателя к теплоемкости

0 керна катода в г;ределах 0,05-0,6i изменяют скорость изменения сопротивления подогревателя при включении и выключении накала и сравнивают их с градуировочной зависимостью от этих

5 параметров рабочей температуры катода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Кудинцева Г,А, и др. Термоэлектронные катоды,: м,-л., Энер(1 гия , 1966, с, 27,

2,Никонов Б,П, Техническая диагностика катодно-подогревательных узлов, Электронная техника , 1975, рерия I, вып, II (прототип),

5