西安石油大学电子工程学院 赵 雷 穆向阳 马 昭



放电管测试系统中关键技术的研究与设计

西安石油大学电子工程学院 赵 雷 穆向阳 马 昭

【摘要】为得到气体放电管的性能，本系统以NI LabVIEW编写的控制程序为核心，通过软件控制点火信号让放电管两端加上高压，放电管由于自身特性经过一段延时会被击穿，通过把高压信号经信号调理电路取样放大、隔离后送给PCI6601计数器来测得这段延时时间，把得到的延时时间放到所建立的数学模型里面就可以得到放电管的延时电流及预估寿命。

【关键词】LabVIEW；延时时间；控制程序；PCI6601

1 引言

浪涌雷电防护离不开气体放电管，气体放电管在电路防护方面起到重要的作用[1]。被广泛应用到电话机、传真机等各类通讯防雷设备和浪涌保护系统中。但放电管的性能及使用寿命却无法测量，传统的办法是在制作过程中对工艺过程严格要求来保障放电管的性能，然而也并不能做到完全保障。基于此本系统通过测量放电管的延时时间，再通过建立数学模型来估算放电管的性能和使用寿命。

2 放电管的工作原理

气体放电管是在放电间隙内充入适当的气体介质，再配以高活性的电子发射材料以及放电引燃机构，然后，通过银铜焊料高温封接而制成的一种特殊的金属陶瓷结构的气体放电器件[2]。它主要作用是用于瞬时过电压保护，也可以作为点火开关。在正常的情况下，放电管因其特有的高阻抗及低电容特性，在它作为保护元件接入线路中时，对线、路的正常工作几乎没有任何不利的影响。当有害的瞬时过电压窜入时，放电管首先被击穿放电，其阻抗迅速下降，几乎呈短路状态。此时，放电管将有害的电流通过地线或回路泄放，同时将电压限制在较低的水平，消除了有害的瞬时过电压和过电流，从而保护了线路及元件[3]。

3 放电管测试系统中信号采集的过程

信号采集主要包括硬件信号调理电路的设计和软件的设计，利用上位机设定好的确定占空比的点火信号，通过光耦触发180V点火脉冲。当闸流管导通时高压加在被测件两端，经过一段时间延时被测件被击穿，这个延时被送到PCI6601数据采集卡的计数器上，当计算机从计数器上读到计数后切断真空开关，熄灭闸流管停止测试。图1所示为放电管的测试流程图。

图1　测试流程图

4 信号调理电路的设计

调理电路主要是用于连接高压电路和数据采集卡，使用放大、滤波与同步采样等功能提高测量精度，使用隔离功能保护数据采集系统，与测量软件紧密集成以构建完整的测试系统。其重点在于器件的稳定性与整体结构的抗干扰设计。

5 软件的设计[4]

软件主要包括试点燃、测量参数的设定、发送脉宽可调的点火信号、对调理信号处理并计数，数据的计算及保存。

6 小结

通过测试标准电阻和性能不同的放电管对比可以看出电阻的延时时间比较稳定而放电管的测量时间比较发

散，对比坏管子和好管子可以看出本系统完全可以判断出管子性能的好坏。

参考文献

[1]陈超中,施晓红,於立成,等(Chen Chaozhong,ShiXiaohong,Yu Licheng,etal.).LED路灯防浪涌干扰设计中的绝缘耐压问题解析(Analysis on the electricstrength problem in the surges protection design for LED road luminaires)[J].中国照明电器(China Light＆Lighting),2010(7):10-16.

[2]管井秀郎,张海波,张丹.等离子体电子工程学[M].北京:科学出版社,OHM社,2002.

[3]丘军林.气体电子学[M].上海:华中理工大学出版社,1999:129-131.

[4]张鑫,李冬梅,黄元庆.基于LabVIEW 的阵列式传感器数据采集系统[J].仪器仪表学报,2006,27(z2):1399-1402.

赵雷（1989—），男，硕士，主要研究方向：检测技术与自动化装置，并网逆变技术研究。

作者简介：