專利名稱：一種氣體放電管直流擊穿電壓測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣體放電管直流擊穿電壓測量裝置，屬雷電科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
線路瞬態(tài)放電經(jīng)常發(fā)生在通訊線路、控制線路及供電電網(wǎng)線中的一種異?，F(xiàn)象。大多數(shù)是由于雷電閃擊時，雷電的靜電感應(yīng)和雷電的電磁感應(yīng)產(chǎn)生的。它給通訊設(shè)備及各種電子設(shè)備的安全工作帶來了極大的危害，嚴(yán)重時將導(dǎo)致設(shè)備的癱瘓和發(fā)生人身傷亡事故。具有大通流和快速反應(yīng)能力等優(yōu)點(diǎn)的氣體放電管可為設(shè)備安全運(yùn)行提供保障，放電管是一個兩邊封有金屬材料,中間一段為陶瓷，內(nèi)部充有惰性氣體的密封式式絕緣體，電極從兩片金屬片上引出。分為2級，3級式或多級放電管。放電管的工作特點(diǎn)是:為外加電壓低于它的擊穿電壓值時，極間處于高阻狀態(tài)，而當(dāng)電壓超過此值時極間變?yōu)閷?dǎo)通的導(dǎo)體，電壓消失后，恢復(fù)初始狀態(tài)。放電管的電參數(shù)較多，常用的有擊穿電壓，橫向電壓，延遲電壓，恢復(fù)時間，極間絕緣電阻，極間電容，沖擊耐受能力，耐交流電流能力等。直流擊穿電壓值是衡量氣體放電管性能指標(biāo)的主要參數(shù)之一，實(shí)際測量中，為了盡可能降低放電管擊穿時電極表面狀態(tài)的影響，放電電流限制在5 15毫安范圍內(nèi)，且持續(xù)時間越短越好，因此判斷氣體放電管從高阻狀態(tài)轉(zhuǎn)為低阻狀態(tài)的判據(jù)準(zhǔn)確測量氣體放電管的擊穿電壓至關(guān)重要，電路設(shè)備中采用電磁感應(yīng)原理的方法。放電管直流擊穿電壓測量時，使用的直流電壓上升速率為:100v/s或lOOOv/s的電壓。放電管在實(shí)驗前應(yīng)在黑暗中靜置24小時，并且整個實(shí)驗過程中始終置于黑暗環(huán)境中。作為氣體放電管的實(shí)際應(yīng)用測量中，一般在日常工作環(huán)境條件下測量也能夠體現(xiàn)本放電管的性能。氣體放電管目前主要作為防雷器件之一，廣泛的應(yīng)用于電涌保護(hù)中，對于氣體放電管結(jié)構(gòu)電涌保護(hù)器的檢測直流擊穿電壓值是電涌保護(hù)器的性能指標(biāo)中主要技術(shù)參數(shù)之一。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種氣體放電管直流擊穿電壓測量裝置，該裝置主要用于對氣體放電管的測量和氣體放電管結(jié)構(gòu)的電涌保護(hù)器的測試。本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案如下:一種氣體放電管直流擊穿電壓測量裝置，該裝置包括分別與氣體放電管連接的高壓電源(ΙΟΟν/s、lOOOv/s)和測量電路，測量電路的控制端與高壓電源連接。所述高壓電源(100V/S、1000V/S)主要由正弦發(fā)生器、壓控放大器、功率放大器，升壓變壓器，整流濾波電路，100v/s和lOOOv/s控制電器組成。所述測量電路主要由電磁感應(yīng)線圈T2、運(yùn)算放大器及比較器構(gòu)成。本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn):1、本實(shí)用新型測量系統(tǒng)對50疒5000V的氣體放電管的直流擊穿電壓測量時，系統(tǒng)響應(yīng)時間約為3us。2、利用電磁感應(yīng)的原理設(shè)計電磁感應(yīng)的方法提取放電管擊穿瞬時產(chǎn)生的電流脈沖作為放電管由高阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈妥锠顟B(tài)的判據(jù)。3、穩(wěn)態(tài)擊穿電流為5mA符合放電管的測量標(biāo)準(zhǔn)，對放電管的性能參數(shù)影響小。4、電路設(shè)計中，高壓源的設(shè)計采用壓控增益放大器，輸出電壓精度高，線性較好。5、設(shè)備的測量誤差小，操作方便安全，測量精度高等。6、設(shè)備性能穩(wěn)定，測量一致性較好。
圖1為放電管直流擊穿電壓測量裝置原理方框圖。圖2為100v/s、1000v/s高壓電源原理方框圖。圖3為正弦波發(fā)生器原理圖。圖4壓控放大器與控制電路圖。圖5為功率放大器及升壓變壓器電路圖。圖6為整流濾波電路圖。圖7為測量電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的放電管直流擊穿電壓測量裝置主要由100v/s、1000v/s高壓電流(說明高壓電源可以有兩檔lOOv/s和lOOOv/s)與測量電路組成，ΙΟΟν/s、IOOOv/s高壓電流主要產(chǎn)生ΙΟΟν/s、lOOOv/s的直流電壓，電壓范圍為:(Tl0kV，電流為20mA，測量電路主要作用是判斷氣體放電管從高阻狀態(tài)到低阻狀態(tài)的判定，要求放電管中的電流為5 15mA范圍內(nèi)，高壓源停止給氣體放電管供電，記錄氣體放電管的兩端的電壓，該電壓為放電管的直流擊穿電壓值。1、100v/s、1000v/s 高壓電源100v/s、1000v/s高壓電源原理方框圖如圖2所示，主要由正弦發(fā)生器的和壓控放大器、功率放大器，升壓變壓器，整流濾波電路，lOOv/sUOOOv/s控制電器組成，工作過程是正弦波發(fā)生器產(chǎn)生IkHz的正弦波減壓控放大器放大，壓控放大器的增益由ΙΟΟν/s、IOOOv/s控制電路控制，20dB范圍，經(jīng)功率放大器放大后，升壓變壓器作為功率放大器的負(fù)載，初次的匝數(shù)比為1:500，最高電壓輸出均為10千歐姆，經(jīng)整流濾波電路輸出為ΙΟΟν/s、IOOOv/s的直流電壓，最大輸出為10千歐姆。①.正弦波發(fā)生器正弦波發(fā)生器如圖3所示，該電源工作的簡單電橋振蕩電路，其振蕩頻率為I IOHz，運(yùn)行放大器采用BP27。②.壓控放大器及控制電路:壓控放大器及控制電路如圖4所示，電容C與電阻R主要構(gòu)成控制電路，實(shí)際上RC充電電路回路，控制RC時間常數(shù)即可改變輸出電壓的頻率，壓控放大器的由場效應(yīng)管D及運(yùn)算放大器LM358構(gòu)成，場效應(yīng)管D相當(dāng)于電子電路器，柵極電壓的大小，使漏極與源極的電阻改變，從而改變Vi的大小輸出電壓的大小也隨之改變，相對的改變了整個電路的增益。③功率放大器及升壓變壓器功率放大器及升壓變壓器，如圖5所示，功率器Q1和Q2柵極輸入功率為正弦波信號，Q1與Q2兩個場效應(yīng)管交替導(dǎo)通，通過升壓變壓器T在升壓器的次級端輸出高壓。④、整流濾波電路[0038]如圖6所示，整流濾波電路主要由D1I4-流硅，電流為1A，電壓為10kV，及IOkV/1OuF的高壓電容組成。2.測量電路測量電路如圖7所示，主要由電磁感應(yīng)線圈T2、運(yùn)算放大器LM358及前段比較器構(gòu)成，輸出的控制信號去控制壓控放大器停止輸出。電路工作過程為下:當(dāng)氣體放電管擊穿時，主回路產(chǎn)生瞬時電流脈沖，線圈T2初級感應(yīng)瞬時電流脈沖，而后續(xù)穩(wěn)態(tài)電流不能激勵線圈TVS將線圈次級感應(yīng)的電壓限制在5V范圍以內(nèi)，隔直流電容C，將變化緩慢的直流信號濾除，而后經(jīng)放大器及比較器輸出控制信號，由于該裝置中的線圈為微電流激勵，為了盡可能大的傳遞能量，線圈應(yīng)選擇合適的鐵芯材料，鐵芯在高脈沖的有較高的磁導(dǎo)率、磁化電阻小，在線圈阻數(shù)不變的情況下，可以獲得較大的磁化電感，取IVn2=IO,取Ii1=IOO, n2=10阻。
權(quán)利要求1.一種氣體放電管直流擊穿電壓測量裝置，其特征是:該裝置包括分別與氣體放電管連接的高壓電源和測量電路，測量電路的控制端與高壓電源連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體放電管直流擊穿電壓測量裝置，其特征是:所述高壓電源主要由正弦發(fā)生器、壓控放大器、功率放大器，升壓變壓器，整流濾波電路和控制電器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣體放電管直流擊穿電壓測量裝置，其特征是:所述測量電路主要由電磁感應(yīng)線圈T2、運(yùn)算放大器及比較器構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種氣體放電管直流擊穿電壓測量裝置，該裝置主要用于對氣體放電管的測量和氣體放電管結(jié)構(gòu)的電涌保護(hù)器的測試。該裝置包括分別與氣體放電管連接的高壓電源和測量電路，測量電路的控制端與高壓電源連接。
文檔編號G01R31/12GK203025311SQ201320012158
公開日2013年6月26日 申請日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月10日
發(fā)明者李祥超, 王成芳, 張鵬, 孫自勝 申請人:南京信息工程大學(xué)