способ контроля давления инертных газов в газоразрядных лампах низкого давления

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДАВЛЕНИЯ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ В ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАМПАХ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ, включающий поджигание разряда в лампе, выдержку, установление тока разряда, измерение информативного параметра и определение величины давления инертных газов по градуировочной кривой, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерений, поджигание разряда осуществляют, включив лампу в плечо измерительного моста и установив ток подкала катода лампы 0,8 - 0,85 ее рабочего тока, ток разряда в диапазоне 0,1 - 10 мА устанавливают после выдержки 3 - 5 с, а через 6 - 10 с после установления тока разряда производят измерение информативного параметра, в качестве которого выбирают ток измерительной диагонали моста.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при производстве газоразрядных ламп низкого давления, в частности люминесцентных ламп.

Известен способ определения давления в лампах, включающий разрушение лампы в замкнутом объеме и измерение давления в указанном объеме. Этот метод в настоящее время используется на сборочных линиях по производству люминесцентных ламп с различным наполнением инертных газов или их смесей. Недостатком известного способа является необходимость разрушения лампы.

Недостаток известного способа устранен в способе определения давления инертного газа спектральным методом. Способ основан на зависимости отношения видимых линий ртути 435,8 нм и 546,1 нм (I_отн = =I_435,8/I_546,1) в положительном столбе ламп от давления аргона при фиксированном токе разряда. Давление определяется по градуировочной кривой зависимости I_отн = f(PAr). К недостаткам способа относится сложность проведения спектральных измерений, низкая оперативность. Способ применим только для лабораторных условий.

Известен также способ оценки давления инертного газа (например аргона) в люминесцентной лампе, который заключается в следующем. На среднюю часть лампы одеваются кольцевые металлические электроды, расположенные на одинаковом расстоянии от центра колбы. Высокочастотный сигнал от ВЧ-генератора возбуждает разряд между кольцевыми электродами. С электродов лампы счетчиком через датчики-зонды (10 мОм) дифференциально принимается сигнал, проходящий через селективный фильтр. Этот сигнал пропорционален давлению инертного газа и лампе.

В данном методе очень важно, чтобы разряд был локализован между внешними кольцевыми электродами и частота сигнала, подаваемого с генератора, в данном примере была в области 280 кГц. К недостаткам данного метода следует отнести возможное влияние на результаты измерения утечек высокочастотного тока, наводок и помех других электрических полей, а также использование сложной аппаратуры и высокой частоты, требующей защиты.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ определения давления, согласно которому люминесцентная лампа зажигается и горит в рабочем режиме в течение 8-10 мин, после выключения производят выдержку в течение 2-3 мин, размещают на колбе металлическое кольцо в области спиральной части электрода, а газовый разряд возбуждают между кольцом и электродом, и устанавливая ток 0,8-2 мА, измеряют напряжение разряда и по калибровочной кривой оценивают давление газа. Недостаток способа - низкая точность результатов изменения в производственных условиях, так как результаты измерений зависят от толщины люминофорного слоя, толщины стекла, расположения электрода. Малое время отжига ламп без подкала электродов не стабилизирует их поверхность, как показала практика, также влияет на точность измерений.

Целью настоящего изобретения является повышение точности и сокращение времени измерения давления газа.

Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля давления инертных газов в газоразрядных лампах низкого давления, включающем включение лампы в рабочую схему, включение разряда лампы, установление тока разряда, измерение напряжения разряда, оценка значения величины давления по калибровочной кривой согласно предлагаемому изобретению, включение лампы производят в одно из плеч измерительного моста, подают на катод постоянный ток подкала в пределах I_п = (0,8- -0,85)I, где I - рабочий ток лампы, затем выдерживают 3-5 с и включают ток разряда лампы в пределах 0,1-10 мА, устанавливают на время 6-10 с, а затем измеряют ток диагонали моста.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается новой последовательностью операций, новыми пределами постоянного тока подкала и тока разряда лампы, новым временным интервалам стабилизации тока разряда лампы.

Таким образом, предлагаемое решение соответствует критерию "новизна".

Сравнение предлагаемого решения с другими техническими решениями показало, что известен способ, включающий включение лампы в рабочую схему, включение разряда лампы, установление тока разряда, измерение напряжения разряда, оценка значения величины давления по калибровочной кривой. Однако при указанных операциях способа малое время отжига ламп без подкала электродов не стабилизирует их поверхность и влияет на точность измерений, которая достигается в предлагаемом техническом решении. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия".

Предлагаемый способ осуществляется с помощью измерительной установки, приведенной на чертеже, состоящей из двух источников питания постоянного тока 1 и 2, электрического моста с магазинами сопротивлений R₂, R₃, R₄ (вместо R₁, включается измеряемая лампа), измерительных приборов Р1-Р4, переключателей SA1, SA2 и кнопки SB.

Способ контроля давления инертных газов осуществляется следующим образом. Люминесцентная лампа включается в одно из плеч измерительного моста. Выключателем SA1 включается ток подкала катода, контролируемый амперметром Р1 равный I_п = (0,8-0,85)I, где I - рабочий ток лампы, затем через 3-5 с выключателем SA2 включается разряд лампы в пределах 0,1-10 мА, контролируемый миллиамперметром Р2, затем через 6-10 с кнопкой В включается ток диагонали моста, контролируемый микроамперметром Р4 и по калибровочной кривой определяется давление инертных газов в лампе.

Экспериментально установлено, что величина тока подкала электродов свыше 0,85 I приводит к частичному испарению эмиттера и появлению потемнений в приэлектродной области трубки-колбы, а величина ниже 0,8 I недостаточна, чтобы обеспечить эмиссию, необходимую для снижения катодного падения потенциала и приводит к распылению эмиттера, что приводит к появлению потемнений на границе отрицательного свечения и положительного столба.

Диапазон токов разряда 0,1-10 мА выбран с целью обеспечения точности и оперативности способа. Ток разряда меньше 0,1 мА непреемлем из-за нестабильности тока диагонали моста; выше 10 мА непреемлем из-за относительно быстрого нагревания лампы в процессе горения и, следовательно, изменения давления паров ртути и понижения точности измерений. Интервал времени 6-10 с выбран таким, чтобы пренебречь изменением давления паров ртути на параметры лампы. Время 6 с выбрано необходимостью фиксации тока разряда. За время ниже 6 с практически невозможно зафиксировать величину тока по миллиамперметру. Время более 10 с нежелательно, так как начинается процесс изменения давления паров ртути и снижается точность измерений.

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить точность контроля давления инертных газов или их смесей в люминесцентных лампах и стабилизировать параметры их в процессе производства.