Газоразрядное устройство

(54) ГАЗОРАЗРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности. Подвижный электрод устройства установлен на одном из краев двуслойного пластинчатого биморфного пьезоэлемента, другой край которого закреплен на неподвижной опоре. При протекании разрядного тока появляется падение напряжения на переменном резисторе, который подключен к токопроводящим обкладкам слоев пьезоэлемента, что вызывает отклонение его свободного края с установленным на нем электродом, изменение протяженности разрядного промежутка и интенсивности электромагнитного излучения разряда. 2 з. п. ф-лы, 3 ил. ско рбучев,7/1 О,19 00/41,свидетельство СССР , Н 01 Т 19/00, 198 обращенным к неподвижномуПодвижный электрод 3 устарае двуслойного пластинчатого пьезоэлемента 4, другой край кое плен в неподви ж ной опоре 5. соединен с токопроводящей обервого слоя 7 пьезоэлемента 4, й через переменный резистор 8 ыводу источнике питания, котоен с токопроводящей обкладо слоя 10 пьезоэлемента 4. Для устройства к источнику питания мы 11 и 12. с острием, электроду 1 новлен на к биморфного торого закр Электрод 3 кладкой 6 п подключенно к другому в рый соедин кой 9 второг подключения служат клем В устройстве (фиг. 2) трод 3 выполнен в виде м ти, натянутой между двум ми 4. При этом токопровод и 9 слоев пьезоэлементов раллельно резистору 8. элекй ни- ентадки 6 ы паподвижныи таллическо я пьезоэлем ящие обкла 4 включен ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Авторское свидетельство СССР527787, кл. Н 01 Т 19/04, С 08974.Авторское свидетельство СССР817829, кл. Н 01 Т 19/00, 1979.Патент США4109209, кл. Н 011978,Авторское свидетельство СССР987736, кл. Н 01 Т 19/00, В 031981.Авторское1353263, кл 6. Изобретение относится к технике электрических разрядов в газах и может быть использовано для генерирования электромагнитного излучения в широком диапазоне частот.Целью изобретения является повышение надежности газоразрядного устройства.На фиг. 1 представлена электрическая схема газоразрядного устройства с одним пьезоэлементом и подвижным электродом в виде стержня; на фиг. 2 и 3 - схемы устройства с двумя пьезоэлементами и подвижным электродом в виде нити и управления пьезоэлементами соответственно от источника питания и дополнительного генератора.Газоразрядное устройство (фиг. 1) содержит неподвижный плоский электрод 1, подключенный через ограничительный резистор 2 к выводу источника питания (не показан), и подвижный стержневой электрод 3 1598002 А 1На фиг. 3 вместо переменного резистора параллельно обкладкам 6 и 9 слоев 7 и 1 О пьезоэлементов 4 включен модулирующий генератор 13.Источником электромагнитного излучения в газовом разряде являются ускоренно движущиеся заряды. Чем выше ускорение, тем интенсивнее излучение. Нестационарный неустановившийся электрический разряд в газе сопровождается рядом прерывистых явлений, связанных с образованием и распространением стримеров. Этими прерывистыми явлениями и определяется сопутствующее газовому разряду электромагнитное излучение. В предлагаемом газоразрядном устройстве используется вибрация подвижного электрола относительно неподвижного электрода.Для работы газоразрядного устройства на его клеммы подается такое напряжение, при котором между электродами в их исходном состоянии возникает самостоятельный неустановившийся газовый разряд, характеризующийся переходом одного вида самостоятельного тока в другой (короны в стример, стримера в канальную стадию искры, канальной стадии искры в дугу). При этом мощность источника питания не должна превышать той величины, при которой неустановившийся газовый разряд может перейти в установившуюся форму разряда (дугу).Поскольку рабочий режим (самостоятельный, неустановившийся разряд) газоразрядного устройства состоит в протекании прерывистого тока разряда, то этот режим можно разделить на интервалы наличия импульса тока и бестоковую паузу.Пусть на газоразрядное устройство фиг. 1) подано постоянное напряжение питания; плюс на клемме 12 и минус на клемме 11. При возникновении тока в случае пробоя разрядного промежутка ток протекает от клеммы 12 через резистор 2, электрод 1, электрод 3, токопроводящую обкладку 6 первого слоя 7 биморфного пьезоэлемента 4 и регулировочный резистор 8 к клемме 11. Напряжение на регулировочном резисторе 8 является одновременно напряжением, приложенным к биморфному пьезоэлементу 4, Под действием этого напряжения биморфный пьезоэлемент 4 изгибается и подвижный электрод 3 с коническим заострением на рабочем конце перемещается к неподвижному плоскому электроду 1, Это достигается соответствующей установкой биморфного пьезоэлемента 4. Уменьшение расстояния между электродами 1 и 3 приводит к увеличению тока. Напряжение на регулировочном резисторе 8 возрастет, изгиб биморфного пьезоэлемента 4 увеличится, а расстояние между электродами 1 и 3 еще более уменьшится и т, д. Этот процесс происходит до тех пор, пока не прекратится увеличение тока разряда или изгиб биморфного пьезоэлемента 4.55 обеспечивая изменение расстояния между подвижным 3 и неподвижным 1 электродами. Профиль нити может быть выполнен в виде окружности, треугольника, прямоугольника и т. д. Допустимые нагрузки на пьезоПри уменьшении тока разряда напряжение на регулировочном резисторе 8 уменьшается, изгиб биморфного пьезоэлемента 4 также уменьшается, а расстояние между электродами 1 и 3 увеличивается. Происходитуменьшение тока. Напряжение на регулировочном резисторе 8 уменьшается, изгиб биморфного пьезоэлемента 4 уменьшается, арасстояние между электродами 1 и 3 ещеболее увеличивается и т, д, Этот процесс10 происходит до тех пор, пока не прекратитсяток или изгиб биморфного пьезоэлемента 4.Таким образом, соответствующее включение биморфного пьезоэлемента 4 обеспечивает более резкое увеличение и уменьшениетока разряда и, следовательно, высокий уровень сопутствующего электромагнитного излучения. Изменяя величину регулировочногорезистора 8, можно изменять величину изгиба биморфного пьезоэлемента 4.20 В бестоковую паузу биморфный пьезоэлемент 4 и подвижный электрод 3 занимают исходное состояние. При следующем импульсе, тока разряда указанный цикл работы газоразрядного устройства повторя.25При питании газоразрядного устройствапеременным напряжением в один из полупериодов (положительный) происходят указанные процессы. В другой из полупериодов (отрицательный) биморфный пьезоэлеЗ 0 мент 4 изгибается в противоположную сторону и расстояние между электродами увеличивается. Следовательно, в отрицательныйполупериод скорость изменения тока разряда меньше, чем в положительный полупериод питающего напряжения.В газоразрядном устройстве (фиг, 1) может быть использован подвижный электродв виде стержня из тугоплавкого металладиаметром 1 мм и углом у вершины конуса на рабочем конце электрода 110 в 1.При этом длина стержня должна исключить4 О влияние металлизированной обкладки биморфного пьезоэлемента на электрическоеполе между неподвижным и подвижнымэлектродами,В газоразрядном устройстве (фиг. 2)для исключения влияния металлизированнойповерхности биморфного пьезоэлемента наэлектрическое поле между неподвижным 1и подвижным 3 электродами изготовляютподвижный электрод в виде профилированной нити из тугоплавкого металла, которая50 крепится к двум биморфным пьезоэлементам 4. функционирование газоразрядногоустройства (фиг. 2) аналогично функционированию устройства (фиг. 1). Биморфныепьезоэлементы 4 изгибаются одновременно, 1598002элемент ограничивают массу используемой в газоразрядном устройстве профилированной нити.При необходимости получения определенных временйых характеристик электромагнитного излучения может быть использовано газоразрядное устройство (фиг. 3). Если в газоразрядном устройстве (фиг. 1 и 2) напряжение на биморфном пьезоэлементе представляет собой напряжение на регулиро-. вочном резисторе, то в газоразрядном устройстве (фиг. 3) напряжение на биморфные пьезоэлементы 4 подается от дополнительного модулирующего генератора 13.Величина перемещения биморфных элементов может изменяться в широких пределах и зависит от величины напряжения, приложенного к их поверхности. Варьируя толшиной и длиной биморфных пьезоэлементов, можно существенно изменять величину перемещения и допустимые нагрузки. В устройстве используют пьезоэлементы со следующими размерами: длина 60 мм, ширина 10 мм, толщина 0,3 мм. При напряжении питания газоразрядного устройства 10 кВ и резисторе для ограничения тока разряда 8 МОм, сопротивлении регулировочного резистора 180 кОм, что соответствует падению напряжения до 220 В, получают амплитуду колебаний свободного конца биморфного пьезоэлемента около 3 мм.При использовании в устройстве пластин из цирконаттитана свинца согласно выполненным расчетам при напряжении питания газоразрядного устройства 10 кВ и сопротивлении резистора для ограничения тока разряда 8 МОм сопротивление регулировочного резистора может быть порядка 180 кОм (для работы в цепи с источником питания переменного тока) и 330 кОм (для10 работы в цепи с источником питания постоянного тока).Газоразрядное устройство характеризуется высоким уровнем напряженности электромагнитного излучения в широком диапазоне частот, надежностью в работе и простотой, что позволяет рекомендовать его к применению в генераторах электромагнитного излучения (шума),формула изобретения 1. Газоразрядное устройство, содержащеенеподвижный плоский электрод, напротив которого расположен подвижный электрод, и источник питания, подключенный первым выводом через ограничительный резистор к плоскому электроду, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено по крайней мере одним биморфным пьезоэлементом, выполнен ным в виде лвуслойной пластины, один крайкоторой закреплен в введенной неподвижной опоре, на противоположном краю которой установлен на поверхности первого слоя пьезоэлемента подвижный электрод, электрически соединенный с токопроводящей обкладкой первого слоя пьезоэлемента, причем второй вывод источника питания подключен к токопроводящей обкладке первого слоя пьезоэлемента через введенный резистивный элемент, а к токопроводязо шей обкладке второго слоя пьезоэлемента - непосредственно.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что подвижный электрол выполнен в виде стержня с острием, направленным в сторону неподвижного электрола.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, А 3что подвижный электрод вь 1 полнен в виде металлической нити. натянутой между двумя пьезоэлементами.1598002 02,2 Юг. в г зинКорректор Подписное ук еск Редактор И. ШуллаЗаказ 3062НИИПИ Государственного коми13035, МоскваПроизводственно-издательский Составите ехред А. Крав ираж 344ета по изобретениям иЖ - 35, Раушскаяомбинат Патент, г. открытиям при ГКНТ СССРаб., д. 4/5жгород, ул. Гагарина, 101