RU19925U1 - Устройство для измерения температуры катодов электровакуумных приборов - Google Patents

Abstract

Устройство для измерения температуры катодов электровакуумных приборов, содержащее включенные последовательно клемму для подключения анода испытуемого прибора, первый, второй и третий резисторы, измеритель постоянного тока, регулируемый источник напряжения задержки и клемму для подключения катода испытуемого прибора, соединенный с общей шиной избирательный усилитель с подключенным к его выходу индикатором, генератор синусоидального напряжения, подключенный первым выводом к точке соединения первого и второго резисторов, соединенное с общей шиной согласующее устройство, подключенное своим первым входом к клемме для подключения анода испытуемого прибора, вторым входом - к точке соединения второго и третьего резистора, а выходом - к входу избирательного усилителя, первый и второй блокировочные конденсаторы, подключенные параллельно измерителю постоянного тока и регулируемому источнику напряжения задержки соответственно, подстроечный конденсатор, подключенный параллельно третьему резистору, отличающееся тем, что согласующее устройство состоит из операционного усилителя, выход которого является выходом согласующего устройства, двух резисторов, один из которых соединяет инвертирующий вход операционного усилителя с его выходом, а другой - неинвертирующий вход операционного усилителя с общей шиной, и двух конденсаторов, одни выводы которых соединены с инвертирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя, а другие являются входами согласующего устройства, точка соединения измерителя постоянного тока и регулируемого источника напряжения задержки соединена с общей шиной и со вторым вы

Description

Устройство для измерения температуры катодов электровакуумных приборов

Полезная модель относится к технике производства электронных ламп, а точнее к технике измерения температуры катода, и может быть использована, например, при изготовлении кинескопов цветного изображения.

В лабораторной и цеховой практике для измерения температуры катодов электровакуумных приборов в настоящее время широко применяются устройства, работа которых основана на прямолинейной зависимости логарифма начального тока катода от задерживающего потенциала на аноде, а измерение температуры производится на основании известной зависимости:

T e/kxRiXi,(1)

Т - температура катода;

е - заряд электрона;

k - постоянная Больцмана;

R, - внутреннее сопротивление лампы;

1а - анодный ток лампы;

Ua - напряжение анод-катод лампы 1.

Известное устройство, используемое для измерения температуры катодов электровакуумных приборов, содержит измеритель внутреннего сопротивления прибора (лампы), представляющий собой мост переменного тока, одно плечо которого образовано подключенным к клеммам испытуемым прибором и последовательно включенным со стороны анода регулируемым источником напряжения задержки, а три других плеча выполнены в виде резисторов одинаковой величины, причем катод испытуемого прибора соединен с общей шиной, а в смежное с испытуемым прибором плечо последовательно с резистором включен измеритель анодного тока, в одну диагональ моста через согласующий трансформатор включен генератор синусоидального напряжения, а в другую - соединенный с общей шиной избирательный усилитель с подключенным к его выходу индикатором там же.

г О О 1 1 D 9 9

Н01 J9/42

электромагнитных помех, например, в цеховых условиях. Это обусловлено недостаточной помехозащищенностью элементов устройства (низкочастотного трансформатора с многовитковыми обмотками и изолированного от общей щины регулируемого источника напряжения задержки, имеющих значительные габаритные размеры), которые играют роль приемников помех в процессе измерения.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по совокупности признаков (прототипом) является устройство для измерения температуры катодов электровакуумных приборов, содержащее включенные последовательно клемму для подключения анода испытуемого прибора, первый, второй и третий резисторы, измеритель постоянного тока, регулируемый источник напряжения задержки и клемму для подключения катода испытуемого прибора, соединенный с общей щиной избирательный усилитель с подключенным к его выходу индикатором, генератор синусоидального напряжения, подключенный первым выводом к точке соединения первого и второго резисторов, соединенное с общей щиной согласующее устройство, подключенное своим первым входом к клемме для подключения анода испытуемого прибора, вторым входом - к точке соединения второго и третьего резисторов, а выходом - к входу избирательного усилителя, первый и второй блокировочные конденсаторы, подключенные параллельно измерителю постоянного тока и регулируемому источнику напряжения задержки соответственно, подстроечный конденсатор, подключенный параллельно третьему резистору 2.

Однако известное устройство также имеет ограниченную точность измерения температуры катодов в цеховьгх условиях, где имеется значительное количество источников индустриальных электромагнитных помех. Этот недостаток обусловлен недостаточной помехозащищенностью согласующего устройства, выполненного в виде низкочастотного трансформатора и служащего для передачи напряжения разбаланса с диагонали измерительного моста, не соединенной с общей щиной, на вход соединенною с общей щиной избирательного усилителя. В частности, при подаваемом на измерительн1 1Й мост известного устройства переменном напряжении 5 мВ и требуемой погрещнос1и измерения температуры катода менее 5°К погрещность измерения сопротивления, согласно (1), не должна превышать 0,5 % , что соответствует напряжен1-1ю разбаланса, снимаемому с моста, менее 6,3 мкВ при снимаемой мощности (при сопротивлениях плеч моста 15 кОм и оптимальном сопротивлении нагрузки) менее 6,5-10 Вт. Для передачи полезного сигнала (сигнала разбаланса) с допустимыми потерями требуелся низкочастотный трансформатор значительньгх размеров с многовитковыми обмотками (индуктивность первичной обмотки должна быть порядка 1 Гн при рабочих частотах ol 2

ДО 3 кГц). При этом в цеховых условиях зфовень сигналов иомех, создаваемых мощными внешними источниками в обмотках трансформатора, превышает уровень полезного сигнала, что ограничивает точность измерения внутреннего сопротивления прибора и, следовательно, температуры катода известным устройством. Улучшение соотношения полезный сигнал помеха путем увеличения подаваемого на измерительный мое г переменного напряжения ограничено требованием задания малых прирашений напряжений (dU;,) и токов (dig) при точньк измерениях величины нелинеГппих сопротивлений. Для приведенного выше примера приращение тока составляет уже 2.9 °о от среднего значения тока, и его увеличение при увеличении подаваемого на измерительный мост переменного напряжения неизбежно приводит к снижению точности измерения температуры катода. Применение же специальных мер по улучшению соотношения полезный сигнал - помеха (экранирование устройства и его элементен, ослабление помех в их источниках и среде распространения) чрезмерно усложняет и удорожает процесс измерения температуры катодов.

Кроме того, в известном устройстве элементы измерительного моста и генератор синусоидального напряжения не имеют соединений с общей шиной, что также создает значительные трудности в борьбе с помехами, снижающими точность измерения температуры катода.

Заявляемая полезная модель направлена на решение технической задачи измерения температуры катодов электровакуумных приборов, в том числе цветньгх кинескопов, при максимальном исключении влияния индустриальных электромагнитных помех на точность измерения.

Для решения поставленной задачи в устройстве для измерения температ ры катодов электровакуумных приборов, содержащем включенные последовательно клемму для подключения анода испытуемого прибора, первый, второй и третий резисторы, измеритель постоянного тока, регулируемый источник напряжения задержки и клеммч для подключения катода испьггуемого прибора, соединенный с общей шиной избирательный усилитель с подключенным к его выходу индикатором, генератор синусоидального напряжения, подключенный первьгм выводом к точке соединения первого и второго резисторов, соединенное с общей щиной согласующее устройство, подключенное своим первым входом к клемме для подключения анода испытуемого прибора, вторым входом - к точке соединения второго и третьего резисторов, а выходом к входу избирательного усилителя, первый и второй блокировочные конденсаторы, подключенные параллельно измерителю постоянного тока и регулируемому источнику напряжения задержки соответственно, подстроечный конденсатор, подключенный

параллельно третьему резистору, согласно предлагаемой полезной модели, согласующее устройство состоит из операционного усилителя, выход которого является выходом согласующего устройства, двух резисторов, один из которых соединяет инвертирующий вход операционного усилителя с его выходом, а друг oil неинвертирующий вход операционного усилителя с общей шиной, и двух конденсаторов, одни выводы которых соединены с инвертирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя, а другие являются входами согласующего устройства, при этом точка соединения измерителя постоянного тока и регулируемого источника напряжения задержки соединена с общей шиной и со вторым выводом генератора синусоидалыюго напряжения, а первый вывод генератора подключен к точке соединения первого и второго резисторов через дополнительно введенный разделительный конденсатор.

При использовании устройства для измерения температуры катодов электровакуумных приборов, воплощающего полезную модель, обеспечивается возможность, исключив связь с измерительным мостом по постоянному току, слабо нагружая и не допуская разбалансирования его по переменному току, получить на выходе согласующего устройства сигнал разбаланса люста, усиленный в сотни pas по напряжению и в десятки тысяч раз по мощности, сводя к минимуму уровень помех от внешних индустриальных источников на входе и, тем более, на выходе согласующего устройства за счет исключения из него чувствительных к помехам элементов и его миниатюризации. Соединение при этом с общей щиной второго вывода генератора синусоидального напряжения, а также точки соединения измерителя постоянного тока и регулируемого источника напряжения задержки позволяет ослабить воздействие помех на результаты измерений за счет симметрирования входов согласующего устройства относительно общей шины и повышения результативности экранирования линий связи генератора, измерителя постоянного тока и источника напряжения задержки с измерительным мостом. При этом же, подключение первого вывода генератора к точке соединения первого и второго резисторов через дополнительно введенны разделительный конденсатор позволяет исключить связь генератора с измерительным мостом по постоянному току, то есть, исключить погрешность измерения анодного тока и, следовательно, температуры катода за счет шунтирования измерителя постоянного тока генератором.

Таким образом, предлагаемая совокупность существенных признаков позволяет создать малогабаритную и малочувствительную к помехам измерительнхто часть устройства, значительно улучшающую соотношение полезный сигнал - помеха и, тем

самым, повысить точность измерения температуры катодов при воздействии источников индустриальных помех, в частности, в цеховых условиях.

На чертех е приведена схема устройства для измерения температуры катодов электровакуумных приборов.

Устройство содержит включенные последовательно клемму 1 для подключения анода испытуемого прибора 2, первый 3, второй 4 и третий 5 резисторы, измеритель 6 постоянного тока, регулируемый источник 7 напряжения задержки и клемму 8 для подключения катода испытуемого прибора 2; соединенный с обшей глиной избирательный усилитель 9 с подключенным к его выходу индикатором 10; генератор 11 синусоидального напряжения, подключенный первьш выводом к точке соединения первого 3 и второго 4 резисторов; соединенное с обшей шиной согласуюшее устройство 12, подключенное своим первым входом к клемме 1 для подключения анода испытуемого прибора, вторым входом - к точке соединения второго 4 и третьего 5 резисторов, а вьгходом - к входу избирательного усилителя 9; первый 13 и второй 14 блокировочные конденсаторы, подключенные параллельно измерителю 6 постоянного тока и регулируемому источнику 7 напряжения задержки соответственно: подстроечный конденсатор 15. подключенный параллельно третьему 5 резистору. Согласующее устройство 12 состоит из операционного усилителя 16, выход которого является выходом согласуюшего устройства 12, двух резисторов 17 и 18, один из которых 17 соединяет инвертируюший вход операционного усилителя 16 с его вьгходом, а другой 18 неинвертируюший вход операционного усилителя 16 с общей шиной, и ;IB конденсаторов 19 и 20, одни выводы которых соединены с инвертир 1ошим и неинвертируюшим входами операционного усилителя 16, а другие являются входами согласуюшего устройства 12. Точка соединения измерителя 6 постоянного тока и регулируемого источника 7 напряжения задержки соединена с обшей шиной и со вторым выводом генератора 11 синусоидального напряжения. Первый вывод генератора . 1 подключен к точке соединения первого 3 и второго 4 резисторов через дополнительно введенный разделительный конденсатор 21.

Устройство работает следуюшим образом.

Дополнительным источником (на схеме не показан) разогревают катод испытуемого прибора 2 до температуры, подлежашей измерению. Производят измерение внутреннего сопротивления прибора с помошью моста переменного тока, одно n.ieMo которого образовано испытуемым прибором 2, регулируемым источником 7 напряжения задержки и блокировочным конденсатором 14, а три других - резисторами 3, 4 и 5, измерителем 6 постоянного тока и конденсаторами 13 и 15. В одну диагональ моста через

разделительный конденсатор 21 подают переменное синусоидальное напряжение с генератора 11, а с другой диагонали моста напряжение разбаланса снимают на входы согласующего устройства 12. Усиленный согласлтощим устройством 12 и избирательным усилителем 9 сигнал разбаланса моста подают на индикатор 10. Контролир я баланс моста по индикатору 10, балансируют мост изменением величины напряжения задержки, подаваемого на испытуемый прибор 2 с регулируемого источника 7. При достижении баланса моста измеряют анодный ток измерителем 6. В соответствии с (1) определяю г температуру катода испытуемого прибора по измеренным величинам анодного тока и внутреннего сопротивления прибора. При фиксированных зачениях сопротивлений плеч моста отсчетное устройство измерителя 6 тока может быть нроградуировано в значениях температуры катода. Конденсатор 15 обеспечивает при измерениях компенсацию емкое ги анод-катод испытуемого прибора 2, а конденсаторы 13. 14, 19, 20 и 21 - развяжу пеисй постоянного и переменного токов.

Для уменьшения влияния помех элементы 1, 3, 4, 5, 8, 12, 13, 14 и 15 стройс1ва располагают максимально близко от выводов испытуемого прибора 2. компонуя их в минимальном объеме, который при современной элементной базе составляет единицы кубических сантиметров, и применяя при этом известные средства защит1юго экранирования.

Элементы 6, 7. 9, 10, 11 устройства могут быть расположены в удобном меое на значительном расстоянии от измерительного моста и согласующего устройсгва 12 и соединяться с ними с помощью двухпроводных линий передачи, помехозащищенность которых легко обеспечивается, например, применением в качестве линий передачи коаксиальных кабелей.

Данное устройство позволяет без затрудненний проводить измерения темиера1 ры катодов электровакуумных приборов, в частности цветных кинескопов, при повыщенно. по сравнению с прототипом, величине задерживающего потенциала (соответственно, при повыщенных до сотен килоом сопротивлениях плеч измерительного моста), что позволяет использовать участок характеристики испытуемого электровакуумного прибора, на котором известная зависимость (1) соблюдается с больщей точностью. В прототипе, в отличие от предлагаемого изобретения, увеличение сопротивлений плеч измерительного моста ограничивается трудностями трансформаторного согласования высокоомных (сотни килоом) сопротивлений на низких (единицы килогерц) частотах. При этом предлагаемое устройство обеспечивает не только повыщение точности измерений в условиях воздействия источников индустриальных, электромагнитных помех, но и снижение затрат

2С6

как на само устройство, так и на процесс измерении температуры катодов за счег исключения дорогостоящих мер по защите от помех.

Предлагаемое устройство может быть эффективно использовано при разработке, производстве и анализе брака электровакуумные приборов, в том числе цветных кинескопов, в научных организациях и на промышленных предприятиях.

1.Иориш А.Е. и др. Основы технологии производства электровакуумных

приборов. Л., Энергия, 1971, с. 303-304.

2.Нилов О.М. Измерение температуры катодов электронным методом.

Элекфоваку)мная техника, 1964, № 34, с. 6- 7 (прототип).

Источники информации:

Claims (1)

1. Устройство для измерения температуры катодов электровакуумных приборов, содержащее включенные последовательно клемму для подключения анода испытуемого прибора, первый, второй и третий резисторы, измеритель постоянного тока, регулируемый источник напряжения задержки и клемму для подключения катода испытуемого прибора, соединенный с общей шиной избирательный усилитель с подключенным к его выходу индикатором, генератор синусоидального напряжения, подключенный первым выводом к точке соединения первого и второго резисторов, соединенное с общей шиной согласующее устройство, подключенное своим первым входом к клемме для подключения анода испытуемого прибора, вторым входом - к точке соединения второго и третьего резистора, а выходом - к входу избирательного усилителя, первый и второй блокировочные конденсаторы, подключенные параллельно измерителю постоянного тока и регулируемому источнику напряжения задержки соответственно, подстроечный конденсатор, подключенный параллельно третьему резистору, отличающееся тем, что согласующее устройство состоит из операционного усилителя, выход которого является выходом согласующего устройства, двух резисторов, один из которых соединяет инвертирующий вход операционного усилителя с его выходом, а другой - неинвертирующий вход операционного усилителя с общей шиной, и двух конденсаторов, одни выводы которых соединены с инвертирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя, а другие являются входами согласующего устройства, точка соединения измерителя постоянного тока и регулируемого источника напряжения задержки соединена с общей шиной и со вторым выводом генератора синусоидального напряжения, а первый вывод генератора подключен к точке соединения первого и второго резисторов через дополнительно введенный разделительный конденсатор.