放電管測試系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研究與設(shè)計(jì)

西安石油大學(xué)電子工程學(xué)院 趙 雷 穆向陽 馬 昭

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放電管測試系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研究與設(shè)計(jì)

西安石油大學(xué)電子工程學(xué)院 趙 雷 穆向陽 馬 昭

【摘要】為得到氣體放電管的性能，本系統(tǒng)以NI LabVIEW編寫的控制程序?yàn)楹诵模ㄟ^軟件控制點(diǎn)火信號讓放電管兩端加上高壓，放電管由于自身特性經(jīng)過一段延時(shí)會(huì)被擊穿，通過把高壓信號經(jīng)信號調(diào)理電路取樣放大、隔離后送給PCI6601計(jì)數(shù)器來測得這段延時(shí)時(shí)間，把得到的延時(shí)時(shí)間放到所建立的數(shù)學(xué)模型里面就可以得到放電管的延時(shí)電流及預(yù)估壽命。

【關(guān)鍵詞】LabVIEW；延時(shí)時(shí)間；控制程序；PCI6601

1 引言

浪涌雷電防護(hù)離不開氣體放電管，氣體放電管在電路防護(hù)方面起到重要的作用[1]。被廣泛應(yīng)用到電話機(jī)、傳真機(jī)等各類通訊防雷設(shè)備和浪涌保護(hù)系統(tǒng)中。但放電管的性能及使用壽命卻無法測量，傳統(tǒng)的辦法是在制作過程中對工藝過程嚴(yán)格要求來保障放電管的性能，然而也并不能做到完全保障。基于此本系統(tǒng)通過測量放電管的延時(shí)時(shí)間，再通過建立數(shù)學(xué)模型來估算放電管的性能和使用壽命。

2 放電管的工作原理

氣體放電管是在放電間隙內(nèi)充入適當(dāng)?shù)臍怏w介質(zhì)，再配以高活性的電子發(fā)射材料以及放電引燃機(jī)構(gòu)，然后，通過銀銅焊料高溫封接而制成的一種特殊的金屬陶瓷結(jié)構(gòu)的氣體放電器件[2]。它主要作用是用于瞬時(shí)過電壓保護(hù)，也可以作為點(diǎn)火開關(guān)。在正常的情況下，放電管因其特有的高阻抗及低電容特性，在它作為保護(hù)元件接入線路中時(shí)，對線、路的正常工作幾乎沒有任何不利的影響。當(dāng)有害的瞬時(shí)過電壓竄入時(shí)，放電管首先被擊穿放電，其阻抗迅速下降，幾乎呈短路狀態(tài)。此時(shí)，放電管將有害的電流通過地線或回路泄放，同時(shí)將電壓限制在較低的水平，消除了有害的瞬時(shí)過電壓和過電流，從而保護(hù)了線路及元件[3]。

3 放電管測試系統(tǒng)中信號采集的過程

信號采集主要包括硬件信號調(diào)理電路的設(shè)計(jì)和軟件的設(shè)計(jì)，利用上位機(jī)設(shè)定好的確定占空比的點(diǎn)火信號，通過光耦觸發(fā)180V點(diǎn)火脈沖。當(dāng)閘流管導(dǎo)通時(shí)高壓加在被測件兩端，經(jīng)過一段時(shí)間延時(shí)被測件被擊穿，這個(gè)延時(shí)被送到PCI6601數(shù)據(jù)采集卡的計(jì)數(shù)器上，當(dāng)計(jì)算機(jī)從計(jì)數(shù)器上讀到計(jì)數(shù)后切斷真空開關(guān)，熄滅閘流管停止測試。圖1所示為放電管的測試流程圖。

圖1　測試流程圖

4 信號調(diào)理電路的設(shè)計(jì)

調(diào)理電路主要是用于連接高壓電路和數(shù)據(jù)采集卡，使用放大、濾波與同步采樣等功能提高測量精度，使用隔離功能保護(hù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，與測量軟件緊密集成以構(gòu)建完整的測試系統(tǒng)。其重點(diǎn)在于器件的穩(wěn)定性與整體結(jié)構(gòu)的抗干擾設(shè)計(jì)。

5 軟件的設(shè)計(jì)[4]

軟件主要包括試點(diǎn)燃、測量參數(shù)的設(shè)定、發(fā)送脈寬可調(diào)的點(diǎn)火信號、對調(diào)理信號處理并計(jì)數(shù)，數(shù)據(jù)的計(jì)算及保存。

6 小結(jié)

通過測試標(biāo)準(zhǔn)電阻和性能不同的放電管對比可以看出電阻的延時(shí)時(shí)間比較穩(wěn)定而放電管的測量時(shí)間比較發(fā)

散，對比壞管子和好管子可以看出本系統(tǒng)完全可以判斷出管子性能的好壞。

參考文獻(xiàn)

[1]陳超中,施曉紅,於立成,等(Chen Chaozhong,ShiXiaohong,Yu Licheng,etal.).LED路燈防浪涌干擾設(shè)計(jì)中的絕緣耐壓問題解析(Analysis on the electricstrength problem in the surges protection design for LED road luminaires)[J].中國照明電器(China Light＆Lighting),2010(7):10-16.

[2]管井秀郎,張海波,張丹.等離子體電子工程學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,OHM社,2002.

[3]丘軍林.氣體電子學(xué)[M].上海:華中理工大學(xué)出版社,1999:129-131.

[4]張鑫,李冬梅,黃元慶.基于LabVIEW 的陣列式傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].儀器儀表學(xué)報(bào),2006,27(z2):1399-1402.

趙雷（1989—），男，碩士，主要研究方向：檢測技術(shù)與自動(dòng)化裝置，并網(wǎng)逆變技術(shù)研究。

作者簡介：