[發明專利]氣體放電管直流擊穿電壓測量裝置及方法

無效

• 申請號: 201010199158.8
• 申請日: 2010-06-12
• 公開（公告）號: CN101846721A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 姚學玲;陳景亮
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/14;G01R31/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于氣體放電管電氣性能試驗裝置及方法，特別涉及一種氣體放電管直流擊穿電壓測量裝置及方法。

背景技術

氣體放電管主要用于鐵路通信，郵電等設備中，以防止設備受過壓沖擊和雷電閃擊而損壞，是防雷保護設備中應用最廣泛的一種開關性過電壓防護器件，無論是交直流電源的防雷還是各種信號電路的防雷，都可以用它來將雷電流泄放入大地。

氣體放電管的直流擊穿電壓測量是氣體放電管生產工藝中的重要的環節，它決定著氣體放電管過電壓防護的水平。直流擊穿電壓測量裝置就是要準確測量氣體放電管的直流擊穿電壓，以確定氣體放電管的電壓保護水平。當施加于氣體放電管兩端的直流電壓逐漸升高時，氣體放電管會由原來的絕緣狀態轉變為導通狀態，對應施加的直流電壓就是氣體放電管的直流擊穿電壓。在對氣體放電管進行直流擊穿電壓測量時，通過氣體放電管的電流越小，直流擊穿電壓測量對氣體放電管的性能影響就越小。因為若通過氣體放電管的電流越大，對氣體放電管電極表面的電子粉的狀態影響越大，這將直接影響氣體放電管的直流擊穿電壓，使得氣體放電管下一次直流擊穿電壓值發生顯著變化。

氣體放電管絕緣狀態轉換為導通狀態的判斷方法是通過檢測通過的微電流來實現的。傳統的檢測方法有以下兩種：一種方法是在與氣體放電管串聯的回路中接入光電耦合器件，其工作原理是當流過氣體放電管的電流達到光電耦合器件的驅動電流時，光電耦合器件發光，并輸出氣體放電管導通的控制信號，由信號采集或記錄裝置記錄或測量此時的電壓值，作為氣體放電管的直流擊穿電壓；另一種方法是在氣體放電管串聯回路中串聯一電流取樣電阻，取樣電阻的輸出接到一電壓比較器的輸入端，而電壓比較器的另一輸入端的電平可以事先設定，若取樣電阻兩端的電壓大于或等于事先設定的電壓，則電壓比較器輸出控制信號，再經一光電耦合器件去控制記錄裝置進行氣體放電管直流擊穿電壓的測量。

這兩種方法的共同點都采用了光電耦合器件作為氣體放電管由絕緣狀態轉換為導通狀態的檢測單元，但由于光電耦合器件存在以下缺陷——所需的驅動電流較大（通常要達到10mA-15mA）和驅動電流分散性也較大，使得氣體放電管直流擊穿電壓測量的穩定性較差，更為重要的是對氣體放電管電極表面的電子發射材料的消耗，由此引起氣體放電管直流擊穿電壓的進一步變化，無法準確測量氣體放電管的直流擊穿電壓，從而無法準確確定氣體放電管的電壓保護水平。

發明內容

本發明專利的目的在于提供一種能夠準確測量氣體放電直流擊穿電壓、并且減少對氣體放電管電極表面的電子發射材料的影響，準確標定氣體放電管的電壓保護水平的氣體放電管直流擊穿電壓測量裝置及方法。

為達到上述目的，本發明的測量裝置包括：包括人機交互參數設置和測量結果顯示單元以及與人機交互參數設置和測量結果顯示單元相連接的微型計算機控制與測量單元，所說的微型計算機控制與測量單元包括控制單元以及與控制單元相連接的測量單元，其中控制單元與可調上升速率直流電源相連，可調上升速率直流電源的高壓輸出端與限流單元的一端連接，限流單元的另一端和氣體放電管負載的一端連接，氣體放電管負載的另一端與微電流微分傳感器的激勵電感線圈的一端連接，激勵電感線圈的另一端與可調上升速率直流電源的低壓端連接，測量單元與微電流微分傳感器的感應線圈相連接。

本發明的微電流微分傳感器由繞制在圓環形或矩形上的高磁導率、高頻率的磁性材料上的電氣相互隔離的激勵電感線圈和三到四個相互獨立的感應線圈組成；限流單元的選取是保證在施加可調上升速率的直流電壓的條件下，通過氣體放電管負載的電流值不大于1mA；微型計算機控制與測量單元的測量單元包括分別與控制單元及并接在氣體放電管負載兩端的電壓分壓器相連接峰值保持電路和與控制單元相連接的12或16位的A/D采集電路，微電流微分傳感器的感應線圈通過D觸發器與控制單元相連。

本發明的測量方法為：

1）通過人機交互參數設置和測量結果顯示單元輸入直流電源的可調上升速率；

2）微型計算機控制與測量單元的控制單元接收人機交互參數設置和測量結果顯示單元設置的直流電源的可調電壓上升速率信號，通過數字/模擬D/A轉換電路控制直流模塊的輸出電壓，實現設定的電壓上升速率的直流高壓信號的輸出，滿足氣體放電管負載直流擊穿電壓測量的要求；

3）當可調上升速率直流電源的輸出電壓使氣體放電管負載由絕緣狀態轉換為導通狀態時，微電流微分傳感器的激勵線圈中產生一快速上升的電壓信號u₈；