SU1058000A1

SU1058000A1 - Method of measuring partial pressure of freon in gas-filled stabilizer diode

Info

Publication number: SU1058000A1
Application number: SU823454507A
Authority: SU
Inventors: Александр Степанович Ашихмин; Владимир Александрович Коротченко; Владимир Николаевич Кудинов
Original assignee: Рязанский Радиотехнический Институт
Priority date: 1982-06-16
Filing date: 1982-06-16
Publication date: 1983-11-30

Abstract

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРЦИАЛЬ- . НОГО ДАВЛЕНИЯ ФРЕОНА В ГАЗОРАЗРЯД1ИХ СТАБИЛИТРОНАХ путем подачи на электроды стабилитрона модулированного по амплитуде пр моугольными ийпульсамн высокочастотного нап э жени с амплитудой, выше напр жени зажигани разр да, уменьшени амплитуды высокочастотного напр жени до величины, превышающей напр жение погасани разр да, и определени давлени фреона по одному из параметров разр да, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени , на злектроды стабилитрона подают импульсы однопол рного напр жени , частота следовани , длительность и фаза которых совпадают с аналогичными характеристиками импульсов , модулирукнцих высокочастотное напр жение, причем амплитуду импульсов однопол рного напр жени устанавливают в диапазоне от 4 В до напр жени зажигани разр да импульсами однопол рного напр жени , уменьшают частоту модулируннцих импульсов , а в качестве определ ющего (Л параметра фиксируют частоту следовани . модулирующих импульсов в момент исчезновени посто нной состарл юцей тока между электродами СП схMETHOD OF MEASUREMENT PARTIAL-. HIS PRESSURE OF FREON IN GAS DISTRIBUTIVE STABILITRONS by applying to the electrodes a Zener diode modulated in amplitude by rectangular high pulses of amplitude with amplitude higher than the ignition voltage of the discharge, reducing the amplitude of high voltage to get the same figure, exceeding the voltage from the ignition, reducing the amplitude of the high voltage to the figure, exceeding the voltage, exceeding the voltage, exceeding the voltage from the discharge voltage, reducing the amplitude of the high voltage to the figure, exceeding the voltage above the current figure, and exceeding the current voltage. one of the discharge parameters, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy, uni-polar voltage pulses are applied to the Zener diode electrodes, the frequency The duration and phase of which coincide with the similar characteristics of the pulses, the high-frequency voltage modulated, the amplitude of the unipolar voltage pulses set in the range from 4 V to the ignition voltage of the pulses of unipolar voltage, reduce the frequency of the moduli of the pulses, and of the determining (L parameter fix the frequency of the following. Modulating pulses at the time of the disappearance of the constant current between the electrodes

Description

фиг Изобретение относитс к неразрушающему контролю качества готовых газоразр дных.приборов (ГРП), в частности может быть использовано дл измерени парциального давлени фреона в газоразр дных стабилитронах . . . . . Известен способ обнаружени примеси фреона в газе, заключающийс в том, что.к электродам разр дной трубки подключают генератор высокочастотного напр жени и о количестве примеси фреона суд т по частоте импульсов прерывистой генерации Cl3 Срыв.генерации обуславливаетс -шунтированием контура генератора проводимостью Плазмы газового .разр да , возбуждаемого генератором в трубке. Возобновление генерации про исходит после дионизации плазмы и восстановлении первоначальной низкой -проводимости межэлектродного промежутка. Процесс повтор етс периодически . При наличии примеси фреона в разр дной трубке уменьшаетс врем деионизаций плазмы и, соответственно, увеличива1етс 4acTo та импульсов прерывистой генераций В применении к отпа нным ГРП с малым внутренним объемом (около 1 см ), например газоразр дным ста билитронам, способ о 5еспечивает низ кую повтор емость результатов, так как прерывистый режим работы высоко частотного генератора требует тщательной настройки и критичен к из- менени м питающего напр жени , емко сти нагрузки и подвод щих напр жение проводов, флуктуаци м температу ры. Кроме того, дл срыва генерации необходимо возбуждать & при;боре раз р д с высокой, концентрацией частиц плазмы, разр д значительной мощно-, сти. Это приводит к необратимому . поглощению (жестчению) примеси в объеме пр1Ибора за врем измерени Указанные недостатки способа снижайт точность измерени парциального давлени фреона в газоразр дных стабилитронах. Наиболее близким техническим решением вл етс способ измерени парциального давлени фреона в газоразр дных стабилитронах путем подачи на электроды стабилитрона модулированного по амплитуде пр мбу ,гольными импульсами высокочастотного напр жени с амплитудой, выше напр жени зажигани разр да умень шени а м1шитуды высокочастотного напр жени до величины, превышающей напр жение погасани разр да и определени давлени фреона по одному из параметров разр да С23. Применение в качестве контролируемого параметра напр жени погасани разр да позвол ет регистрировать минимальные количества примеси пор дка О,1-1 %. Однако в некоторых случа х, например при контроле герметичности готовых ГРП, требуетс более высока точность измерени парциального давлени примеси. Цель изобретени - повышение точности измерени парциального давлени фреона в газоразр дных стабилитронах . Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу измерени парциального давлени фреона в газоразр дных стабилитронах путем подачи на электроды стабилитрона модулированного по амплитуде пр моугольными импульсами высокочастотного 1апр жени с амплитудой, вшие. нап р жени зажигани разр да, уменьшени амплитуды высокочастотного напр жени до величины, превышающей напр жение погасани разр да, и определени давлени , фреона по одному из параметров разрвда на электрод: стабилитрона подают импульсы однопол рнрго напр жени , часто та следовани д.питеЛьность и фаза которых совпадают с аналогичньши характеристиками импульсов, модулирующих высркОчастотное напр жениег причем амплитуду импульсов однопол рного напр жени устанавливают в диапазоне от 4 В до напр жени зажигани разр да импульсами однопол рного напр жени , умёйьшают частоту модулирующих импульсов, а в качестве определ ющего параметра фиксируют частоту следовани модулирующих импульсов в гломент исчезновени посто нной .составл ющей тока между электродами ,;/,. . ; . ;. -. На фиг, 1. приведены временные диаграм вд импульсов высокочастотного . и однопол рного напр жений; на фиг, 2 -г зависимость давлени фреона от частоты импульсов напр жени при.погасании разр да. На.электроды стабилитрона подают ,высокочастотное напр жение, н апример .частотой.25 МГц, модулированное по амггпитуде пр моугольными импульсами {фиг. I, эпюра 1).Амплитуду вдсокочастотного Напр жени увеличивают до зажигани разр да в межэлектродном промежутке стабилитрона. После зажигани разр да амплитуду I высокочастотного напр жени умень{шают до.величины,.заключенной в пре делах от напр жени .погасани (около 30 В) до напр жени зажигани разр да (около 90,В)например до.50 EI. при. этом разр д продолжает существовать, если за врем Т паузы между импульсами (фиг, 1) концентраци Частиц плазмы разр да не успевает снизитьс до уровн , при котором дл возобновлени разр да с приходом Каждого следующего импульса требуетс приложение напр жени Figs. The invention relates to non-destructive quality control of finished gas discharge instruments (HFs), in particular, can be used to measure the partial pressure of freon in gas discharge zener diodes. . . . . There is a known method for detecting impurities of freon in a gas, which consists in connecting a high-frequency voltage generator to the discharge tube electrodes and the amount of freon impurity is judged by the frequency of intermittent generation pulses. Cl3 Generation failure is caused by plasma plasma conductivity. Yes, excited by the generator in the tube. The resumption of generation occurs after the dionization of the plasma and the restoration of the initial low conductivity of the interelectrode gap. The process is repeated periodically. With the presence of freon in the discharge tube, the plasma deionization time is reduced and, accordingly, an increase in pulses of intermittent generation is applied. In the case of fractures with small internal volume (about 1 cm), for example, gas discharge stabilizers, the method provides low repetition compatibility of the results, since the intermittent operation of a high-frequency generator requires careful tuning and is critical to changes in the supply voltage, load capacitance and supply wires, fluctuations in temperature. In addition, to break the generation, it is necessary to excite &at; boron, a series with a high concentration of plasma particles, a discharge of considerable power. This leads to irreversible. to the absorption (hardness) of the impurity in the volume of the device during the measurement time; the indicated drawbacks of the method reduce the accuracy of measuring the partial pressure of freon in gas discharge zener diodes. The closest technical solution is a method for measuring the partial pressure of freon in gas discharge Zener diodes by applying a Zener diode modulated in amplitude to the electrodes with high-frequency voltage pulse amplitudes higher than the ignition voltage of the decrease in the microharseness voltage to the value exceeding the discharge quenching voltage and determining the freon pressure using one of the parameters of the C23 discharge. The use of a discharge extinction voltage as a controlled parameter allows the recording of minimal amounts of impurities of the order of O, 1-1%. However, in some cases, for example, when monitoring the tightness of the completed hydraulic fracturing, a higher accuracy of measuring the partial pressure of the impurity is required. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring the partial pressure of freon in gas discharge zener diodes. This goal is achieved by the fact that according to the method of measuring the partial pressure of freon in gas discharge Zener diodes by applying to the electrodes a Zener diode modulated in amplitude by rectangular high frequency amplifiers with amplitude. ignition voltage, reducing the amplitude of the high-frequency voltage to a value exceeding the discharge extinction voltage, and determining the pressure, freon, by one of the discharge parameters to the electrode: the zener diode is supplied with the same-voltage voltage, often followed by voltage and the phase of which coincides with the analogous characteristics of the pulses modulating the high-frequency voltage, the amplitude of the unipolar voltage pulses being set in the range from 4 V to the ignition voltage of the pulse the unipolar voltages themselves, decrease the frequency of the modulating pulses, and as the determining parameter fix the frequency of the modulating pulses in the closure of the constant component of the current between the electrodes,; / ,. . ; . ;. -. Fig. 1 shows time diagrams of high-frequency pulses. and unipolar voltages; Fig. 2 shows the dependence of the freon pressure on the frequency of the voltage pulses at the discharge quenching. At the electrodes of the Zener diode, a high-frequency voltage is applied, for example, with a frequency of .25 MHz, modulated in terms of the amplitude by means of square-wave pulses {Fig. I, plot 1). The amplitude of the near-frequency voltage is increased until the discharge in the electrode gap of the zener diode is ignited. After ignition of the discharge, the amplitude I of the high-frequency voltage is reduced {up to. The magnitude of the output within the range from the voltage of the extinction (about 30 V) to the ignition voltage of the discharge (about 90, B), for example, to .50 EI. at. this discharge continues to exist if, during the time T of the pause between pulses (Fig. 1), the concentration of the plasma particles does not manage to decrease to the level at which the voltage is required to resume the discharge with the arrival of each next pulse

зажигани . Дл выполнени этого услови частоту следовани модулирующих импульсов F первоначально устанавливают достаточно высокой, например 10 кГц, Частота, следовани модулирующих импульсов определ етс соотнесением Fsf/T-i-К где t - длительность импульса (фиг. 1).ignition. To fulfill this condition, the modulation pulse repetition rate F is initially set sufficiently high, for example, 10 kHz. The repetition frequency of the modulation pulses is determined by the correlation Fsf / T-i-K where t is the pulse duration (Fig. 1).

Одновременно с импульсами высокочастотного напр жени на электроды стабилитрона подают импульсы однопол рного напр жени амплитудой не менее 4 В, но не прев1лх1аю1аей напр жени зажигани разр да (фиг. 1 эпюра 2).. Импульсь посто нного напр жени обеспечивают протекание тока одного.направлени в цепи стабилитрона .если в межэлектродном промежутке .возбужден высокочастотный, разр д. 7аким образом, по наличию посто нной составл к цей тока в цепи стабилитрона.можно судить о существовании разр да в промежутке.Simultaneously with high-frequency voltage pulses, the Zener diodes supply unipolar voltage pulses with an amplitude of at least 4 V, but not exceeding the ignition voltage of the discharge (Fig. 1 plot 2). A pulsed DC voltage provides one current to flow. Zener diode circuits. If in the interelectrode gap. High-frequency excitation is generated, the discharge is 7. Thus, by the presence of a constant component of the current in the Zener diode circuit, it is possible to judge the existence of a discharge in the gap.

. Далее плавно уменьшают частоту .модулирующих импульсов. Когда длительность паузы между импульсами Т достигает определенного значени , разр д:гаснет, и посто нна составл кйца тока в цепи стабилитрона исчезает , Длительность паузы, при ко- торой происходит.гашение разр да ( Tf.,u,), характеризует скорость деионизации плазмы, формируемой 3ai вре ,м импульса, В обедем случае скорост деионизации зависит от начальной концентрации частиц плазмы, роД1а и i давлени рабочего газа, геометрии :прибора и других факторов. При про .чих равных усцови х Наличие примеси фреона в рабочем газе приводит к увеличению скорости деионизации. Обуславливаемому процессами захвата электронов молекулами фреона и рекомбинаций образовавшихс отрицательных ионов с положительными иойамИ плазма. Таким образом, количество фреона в приборе определ ет значение длительности паузы, Трд. Частота модулирующих импульсов в момент гашени разр да св зана с величиной Трстш соотношением РГСИШ /(Voitu ) f где т -длительность .импульса ( величина посто нна ) , . о. Then smoothly reduce the frequency of modulating pulses. When the duration of the pause between pulses T reaches a certain value, the discharge: goes out, and the constant current current in the zener diode circuit disappears. The duration of the pause at which the discharge (Tf., U,) decreases, characterizes the plasma deionization rate generated by 3ai time, m pulse, In the case of lunchtime, the deionization rate depends on the initial concentration of plasma particles, rod1a and i pressure of the working gas, the geometry of the device and other factors. In case of equal equal conditions The presence of freon in the working gas leads to an increase in the deionization rate. Caused by the processes of capture of electrons by molecules of freon and recombinations of the formed negative ions with positive plasma ions. Thus, the amount of freon in the device determines the value of the pause duration, Trd. The frequency of the modulating pulses at the moment of quenching of the discharge is related to the Trpsh value by the ratio RGSIS / (Voitu) f where t is the pulse duration (constant value),. about

В мс лент исчезновени посто нной составл ющей тока в цепи стабилитрона регистрируют частоту следовани модулирующих импульсов (РГ-ДЩ) , по величине которой суд т о парциаль ,ном давлении фреона в приборе, Эф .фект позвол ет регистрировать парциальное давление фреона менее 1 Ю- ца на фоне общего давлени рабочего газа пор дка 5000 Па, Иплюстрируки способ экспериментальна зависимость паргииетра Р,.ди, от парциального давлени фреона приведена на фиг, 2, Зависимость получена дл серийного стабилитрона, объем которого был соединен с откачной системой, снабженной устройствами напуска газа. Дл всех точек кривой .давление рабочей смеси неона с 1 % аргона составл ло величину 5300 Па,In ms of the disappearance bands of the constant component of the current in the Zener diode circuit, the modulation pulse repetition frequency (WP-DSH) is recorded, according to which the partial pressure of the freon in the device is judged, the effect allows the partial pressure of the freon to be less than 1 SEC. With a total working gas pressure of around 5000 Pa, Ipustryruki method experimental dependence Pargiyetra P, di, on the partial pressure of freon is shown in Fig. 2, the dependence is obtained for a serial Zener diode, the volume of which was connected to the pump system equipped with gas inlet devices. For all points of the curve. The pressure of the working mixture of neon with 1% argon was 5300 Pa,

Дл измерени параметра F необходимо фиксировать момент гашени разр да в приборе. Непрозрачна меO таллокерамическа оболочка стабилитронов исключает возможность визугшьт ной регистрации излучени разр да, КОНТРОЛЬ за величинами высокочастотного напр жени или переменного токаTo measure the parameter F, it is necessary to record the moment of discharge on the instrument. The opaque melo tal-ceramic casing of the zener diodes eliminates the possibility of scattering the registration of the discharge radiation, the control of the values of high-frequency voltage or alternating current

5 в мсмент гашени не обеспечивает необходимой точности. Это обусловлено тем, что в измерительном режиме (напр жение высокой частоты в диапазоне 30-90 в) ток сметцени через5 in quenching does not provide the necessary accuracy. This is due to the fact that in the measuring mode (high frequency voltage in the range of 30-90 V) the current is swept through

межэлектродную, емкость прибора более чем на пор док превышает ток . проводимости разр да. Вызываемые гашением разр да изменени амплитуды высокочастотного напр жени и силы переменного тока не превышают 1 % 11 трудно регистрируемы,.interelectrode, the device capacity is more than an order of magnitude greater than the current. conductivity of discharge The changes in the amplitude of the high-frequency voltage and the alternating current forces caused by quenching of the discharge do not exceed 1%. 11 are difficult to register.

Измерение посто нной составл ющей тока в цепи стабилитрона позвол ет повысить точность фиксации момента гашени разр да и, следовательно , точность измерени параметра ,. Однако значение посто нной составл ющей тока стабилитрона при приложении только высокочастотного напр жени сильно мен етс от образца к образцу по величине и непосто нно по знаку, В частности, ток может .быть равен нулю. Небольшое (35 В) . посто нное напр жение, поданное на .электрод : прибора, позвол ет уменьшить разброс значений тока 1Ю величине и исключить знакопеременность . В то ж:е врем наличие разности потенциалов на электродах в паузе между высокочастотными импульсами значительно ускор ет процесс деионизацик плазмы за счет выт гивани частиц из промежутка силами электрического пол . Тем самым уменьшаетс степень вли ни примесиMeasurement of the constant component of the current in the circuit of the Zener diode makes it possible to improve the accuracy of fixing the moment of quenching of the discharge and, consequently, the accuracy of measurement of the parameter,. However, the value of the constant component of the current of the Zener diode when only high-frequency voltage is applied varies greatly from sample to sample in magnitude and is not constant in sign. In particular, the current may be zero. Small (35 V). A constant voltage applied to an electrode: a device allows one to reduce the scatter of current values of 1 magnitude and to eliminate the alternating sign. At the same time, the presence of a potential difference on the electrodes in the pause between high-frequency pulses greatly accelerates the process of plasma deionization due to the extraction of particles from the gap by the forces of an electric field. This reduces the degree of influence of the impurity.

фреоиа на значение параметра Поэтомуj с целью повышени точности измерени парциального давлени еона, применено импульсное посто нное .смещение, . .therefore, the j value of the parameter J is used to increase the accuracy of measuring the partial pressure of the ion; a pulsed constant displacement is applied,. .

..Данный диапазон амплитуд импульсов посто нного напр жени обусловлен следу1ощим. При амплитудах импульсов более 4.В практически 100 % .стабилитронов имеют посто нный ток одного направлени . Так, в партии.. This range of amplitudes of DC pulses is due to the following. With pulse amplitudes of more than 4.V, practically 100% of the stabilizers have a constant current in one direction. So, in the party

приборов.количеством около 1000 шт, все.стабилитроны имеют одно направление тока при . а1 4плитудах. импульсов однопол рного напр жени выше 4 в.The number of devices is about 1000, all stabilizers have one direction of current at. a1 4places. unipolar voltage pulses higher than 4 volts.

. .уменьшение амплитуды импульсов . Reducing the amplitude of pulses

:однопол рного напр жени приводит: unipolar voltage leads

К уменьшению процента стабилитронов, имеющих посто нный токf так при амплитудах импульсов 3 В около 20 % приборов .имеют противоположное направление тока, или ток р-авш нулю.To a decrease in the percentage of zener diodes having a constant current, f, with a pulse amplitude of 3 V, about 20% of the devices have the opposite direction of the current, or the current is r-zero.

Таким обраэом применение амплитуды импульсов.менее 4 в не позвол ет осуществл ть 100 %-нЫй контроль стабилитронов . Верхний предел амплитуд равен напр жени ).зажигани разр да на посто нном.токе..При больших плитудах разр д зажигаетс с каЖ дам импульсом вне зависимости от длительности паузы между импульсами и скорости деионизации плазмы, т.е« Thus, the application of an amplitude of pulses less than 4 V does not allow 100% control of zener diodes. The upper limit of the amplitudes is equal to the voltage). Ignition of the discharge at a constant current. In large plates, the discharge is ignited with each pulse, regardless of the duration of the pause between pulses and the plasma deionization rate, i.e.

способ реализован быть не может. jf:. .Основное назначение способа - неразрушаюций контроль герметичности готовых стабилитронов. Контроль осуществл етс .путем опрессовки издеЛИЙ в атмьсфере фреона и регистрации изменений параметра ванных проникновением фреона внутрь .приборов через.микродефекты оболочек . .Дл .стабилитронов типа СГ203КThe method cannot be implemented. jf: . The main purpose of the method - non-destructive control of the integrity of the finished Zener diodes. The control is carried out by pressing the articles in the atmosphere of freon and recording changes in the parameter of the bathrooms by the penetration of freon into the devices through the microdefects of the membranes. .For stabilizers type SG203K

И СГ204К (внутренний объем приборов - 1 (зл). при суточной выдержке во фреоне 12 чувствительность течеиокани .составл ет величину пор дка 1л10-2 .And SG204K (the internal volume of the devices is 1 (zl). With a daily exposure in freon 12, the sensitivity of leakage is about 1-110-2.

nut(ftt)nut (ftt)

ffOOOffOOO

o.io.i

(pufZ(pufZ

Jo )Jo)

Claims

METHOD FOR MEASURING PARTIAL -. FREON PRESSURE IN GAS-DISCHARGE STABILITRONS by applying to the zener diode electrodes a high-frequency voltage modulated in amplitude by rectangular pulses with an amplitude higher than the discharge ignition voltage, reducing the high-frequency voltage amplitude to a value exceeding the discharge extinction voltage and determining the freon pressure using one of the different temperature parameters that, in order to improve the accuracy of the measurement, unipolar voltage pulses are fed to the zener diode electrode, the trace frequency whose duration and phase coincide with the similar characteristics of pulses modulating a high-frequency voltage, and the amplitude of the unipolar voltage pulses is set in the range from 4 V to the discharge ignition voltage by unipolar voltage pulses, the frequency of the modulating pulses is reduced, and the repetition rate is fixed as a determining parameter. modulating pulses at the moment of disappearance of the DC component of the current between the electrodes