电器装置及元器件无损耐压测量仪制造方法及图纸

本实用新型专利技术是一种专用于耐压测试的测量仪，包括有整流电路、恒流源、接力保护电路，延时电路、电压跟随器，测量表头和跟踪保护电路等部件，其特点在于可对被测器件进行无损耐压测试，不破坏被测器件的结构和性能，这对于电器装置和元器件生产厂家的产品升级，对于国防、核工业和航天工业等不允许出现元器件质量事故的应用场合，本仪器具有特别重要的使用意义。（*该技术在2002年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种测量电压的装置，具体地说是一种专用于耐压测试的测量仪。现有国际IEC标准，对于电器元件或装置的耐压值测定，是采用数理统计的方法，对一批产品进行按比例抽测。抽检的产品则是采用破坏性的击穿试验，以产品在击穿瞬时的电压值做为该批产品的耐压极限值。这种检测方法经多年实践表明确有一定的代表性和准确性，但也存在两点主要不足一是不可能将所有元件或装置均进行击穿试验，而且大部分器件是不经检验而根据一小部分的器件测试数据进行标定，这就不可避免地存在有一定的盲目性，即个别甚至一小部分器件的耐压值根本达不到所试器件的测值，但又无法将其检出。二是器件经击穿试验后即已报废，不能再使用，因此造成一定的浪费。特别是对于第一点的盲目性问题，在国防、核工业或航空航天领域，则是不允许出现的。那么在这些领域里的元器件耐压的测试，则是采取强化条件的模拟实测方法进行验证。即施加可能出现的最恶劣情况时的电压值，使整机模拟实际情况进行实际验证，来判断元器件的可靠性。经模似实测无问题之后，证明所用器件符合要求，可以实用。但这种测试方法不仅费用太高，而且仍有不足，即经过强化试验后，某一元器件已超过其临界状态，因而不可能再承受高压，但这个器件又无法判明检出，那么在真正实际运行时，这一元器件就成为一个最薄弱的环节，随时可出现寿命问题而直接造成整体或整机的连锁反映，出现严重的质量安全事故。美国挑战者号航天飞机的失事，则正是这一问题的具体体现。因此，对于每一个出厂的电器装置或元器件都进行耐压测试，但又不破坏其结构和性能的测试方法就显得越来越重要了。但迄今为止尚未研制有用于该种测试方法的测量仪器。本技术的目的就是提供一种能够完成上述无损测试任务要求的测量仪器。本技术是这样实现的在本测量仪器中有电源支路A，测量支路B和保护支路C，在电源支路A中串接有整流电路1，恒流源2和接力保护电路3，在测量支路B中串接有延时电路4，电压跟随器5和测量表头6，在保护电路C中串接有接力保护电路7和跟踪保护电路8。本测量仪器设计的依据在于，对于一个电器装置或元器件，当其两极间电压由低到高增长到器件的击穿电压临界值时，由于被测对象属于半导体或绝缘体，另外还包括电解液及空气等物质均有一个共同特性，即当其中两端电压达到一定幅度时，这些物质会在强电场力的作用下获得充分的内能，使这些物质中的原子核周围的电子能量增大，进而摆脱原子核的束缚，成为自由电子参与导电(形成介质损耗电流)，这个损耗电流又反过来加强其内能，如此恶性循环便形成击穿现象。在正常时，两极间的电压由于两极点电荷的积累而增大，当损耗出现时，电压就会下降。本设计关键在于这些介电物质获得内能将要形成介质损耗电流时立即加以保护。一是用恒流源限制其电流的增加，二是利用介质的损耗产生而电容效应下降的特性，使跟踪保护电路动作，将被测两极间电压迅速降下，从而保证被测器件不至被击穿。以下结合附图对本技术做进一步详述。附图说明图1是本技术的结构框图。图2是本技术的电原理图。如图1所示，本测量仪由电源支路A，测量支路B和保护支路C三部分构成，测量点a、b并接在支路B和支路C的两端。支路A由整流电路1、恒流源2和接力保护电路3串接构成。支路B由延时电路4、电压跟随器5和测量表头6串接构成。支路C由接力保护电路7和跟踪保护电路8串接构成。图2给出了本测量仪的详细电原理图。如图所示，整流电路1由电容C1－C7和二极管D1－D8连接而成的七倍压整流器构成，以为测试电路提供约2100伏的高压电源。恒流源2由三极管BG1、BG2连接构成，电阻R19接于BG1的集电极和整流电路输出端之间，电阻R20、R21、R22和电流转换开关ZH1a接在BG2的集电极与整流电路输出端之间，电阻R7、R8、R9及电流转换开关ZH1b接在BG2的基极和发射极之间。ZH1a和ZH1b为联动转换开关，分三档设置(0.1mA、1mA、10mA)，以适应不同介质的测试需要。接力保护电路3由三极管BG3和BG4连接构成，电阻R10和R12分别与BG3和BG4的集电极相接，在BG3的发射极串接有二极管D11。二极管D10和电阻R11串接在BG4的基极上。保护电路的输出端通过开关AN3－3与被测试点a相连。本接力保护电路的设置，是考虑到一般晶体管的耐压有限，加入本保护电路后，当被测器件的耐压值低于1000伏时，由串联于BG4基极的二极管D11提供反向击穿电流，使BG4均趋向于饱和，而BG3则趋向于截止，从而对BG1实施接力保护。测量支路B中的延时电路4由电阻R5和电容C8连接成的阻容延时电路构成。电压跟随器5由运算放大器IC做主跟随元件，延时电路4的输出端接与IC的同相输入端，IC的输出端同时接IC的反相输入端，在IC输出端还串接有限流电阻R6。测量表头6接在电阻R6和地线之间，在测试点a和延时电路4之间还接有分压电阻R1－R4，开关AN2接于R3两端，开关AN1接于R2和R3两端，二极管D9和开关AN3－1、AN3－2串接后并于R4两端。测量支路的工作过程是，经电阻R1－R4分压后的被测电压从连接成射极跟随器的运放IC的同相输入端输入时，其输出电压能跟随变化。当输入的被测电压经D9、R5进入IC时也同时给C8充电，充电时间常数主要由R5C8的乘积决定。当被测器件达到临界值而电压开始下降时，D9使呈反向截止状态，切断了C8的放电回路。此时C8只能与IC的输入阻抗构成放电回路。而IC的输入阻抗比R5高得多，故此当输入电压下降后，输出指示电压仍要保持一段时间后才能下降。这样从表头即可观测出耐压数值来。接力保护电路7由三极管BG8、BG9、二极管D12、D13和电阻R14－R17连接构成，R15接于BG8的发射极，R17和R13串接于BG8的基极，R16接于BG8的集电极，R14接于BG9的集电极，D12接于BG9的发射极。跟踪保护电路8由三极管BG5、BG6、BG7连接构成，电阻R13串接电容C9、C10后接于BG5的基极，二极管D14串接于BG7的发射极。BG6和BG7的输出并接于测试点b。在测试点a、b之间还接有开关AN3－4。由BG5、BG6、BG7构成的跟踪保护电路，当被测器件两极间电压逐步增高时，通过电容C9、C10的充电电流使BG5、BG6趋向饱和，而BG7则趋向截止，使测试电压继续增加。当达到击穿电压临界值时，两极间电压不再增长，电容C9、C10的充电电流便立即消失，并使BG5、BG6截止，而BG7则趋向饱和，使两测试电极间的电压下降，从而使被测器件免遭破坏。接力保护电路7是为保护三极管BG7而设置的。其工作原理基本同接力保护电路3。在本装置中，开关K1为电源开关，ZH1a和ZH1b是电流转换开关，以根据被测器件性质调整恒流源2的输出电流。并接于分压电阻R2、R3上的开关AN1、AN2为电压量程转换开关。开关AN3(包括AN3－1、AN3－2、AN3－3、AN3－4)是双刀双向按钮开关，其中AN3－1用于接通测量指示电路的输入端，AN3－2是为在测量前对延时电容C8进行放电，AN3－3是启动接通主测量回路，AN3－4是为测量前对被测器件或装置进行放电。本测量仪的专利技术，使无损耐压测量成为现实，可用于对工业及民用电器装置及元器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电器装置及元器件无损耐压测量仪，其特征在于该测量仪包括有电源支路Ａ，测量支路Ｂ和保护支路Ｃ，在电源支路Ａ中串接有整流电路１，恒流源２和接力保护电路３，在测量支路Ｂ中串接有延时电路４，电压跟随器５和测量表头６，在保护电路Ｃ中串接有接力保护电路７和跟踪保护电路８。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁建民，
申请(专利权)人：丁建民，
类型：实用新型
国别省市：13[中国|河北]