预电离组件的陶瓷管耐高压检测装置

技术领域

本发明涉及激光器技术领域，尤其是涉及一种预电离组件的陶瓷管耐高压检测装置。

背景技术

目前在准分子激光器放电腔内，为了在主放电区域获得更加稳定的辉光放电，需要引入预电离组件结构。预电离的作用是：在主放电建立前，在主放电区域产生足够大的电子密度，从而获得更加稳定的辉光放电。

参照图1所示，预电离组件包括预电离电极20和预电离绝缘部件21。准分子激光器放电腔内预电离电极20和与主电极10之间设置有阻挡介质，即预电离绝缘部件21。预电离绝缘部件21的作用之一是实现预电离电极20与主电极10之间的绝缘，以及在放电的前期使预电离电极20和主电极10之间形成电晕，促进主电极10放电。主电极10设置在放电腔内的陶瓷板12上，陶瓷板12和主电极10之间设置有垫片11。

预电离电极20部件的材料和厚度均匀性决定了预电离的均匀性，进而决定了主电极10放电的优劣。而根据以往经验预电离绝缘部件为易损件，其寿命也直接决定了激光光源整机的寿命。

因而，有必要对预电离绝缘部件21进行耐高压能力测试进而检测其可靠性，目前常用的预电离绝缘部件21为陶瓷管21。

在激光器放电过程中，需要采用脉冲高压直流放电，如1～4Khz10KV高压直流。为了模拟与实际放电情况相仿的工况，需要提供脉冲高压直流电源，同时需要对陶瓷管21进行夹持定位。

而现有技术中缺乏有效的检测工具，检测方法效率低且检测结构不够准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预电离组件的陶瓷管耐高压检测装置，以解决现有技术中存在的至少一个上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种预电离组件的陶瓷管耐高压检测装置，包括：直流电源、导电棒和导电包覆皮；

所述导电棒插装在陶瓷管中心孔内，与所述直流电源的正极或负极连接；

所述导电包覆皮包覆在所述陶瓷管的外圆侧面上，与直流电源的负极或正极连接。

进一步地，所述直流电源为用于模拟实际放电工况的高压高重频直流电源。

进一步地，所述直流电源包括：电源模块、高压模块和控制模块，所述电源模块通过高压模块与所述导电棒和所述导电包覆皮连接；控制模块分别与所述高压模块和电源模块连接，用于通过高压模块控制所述导电棒和所述导电包覆皮之间的电压值。

进一步地，所述高压模块包括高压变压器及功率器件；所述控制模块通过PWM控制方式控制高压模块的输出电压。

优选地，所述控制模块通过PWM控制占空比0％～100％对应输出电压0V～10KV。

优选地，还包括用于检测所述导电棒和所述导电包覆皮之间电流的电流检测模块。电流检测模块通过控制模块与计算机等控制终端连接。测试时，控制模块可以通过接收电流检测模块反馈的测试电流，获知所述导电棒和所述导电包覆皮之间的陶瓷管是否具有缺陷。例如，如果陶瓷管没有缺陷，可以承受最高至10KV高压，则其不会被击穿，此时没有电流反馈；而当陶瓷管存在缺陷，被击穿时，电流检测模块将会向控制模块反馈检测到的击穿电流值，控制模块检测到电流突变后(存在击穿电流时)，将其显示到输出终端，并提示陶瓷管被击穿。

进一步地，还包括夹持机构，用于迫使所述导电包覆皮紧贴在所述陶瓷管外圆侧面上。

夹持机构形式多样，例如夹持块，又如，为日常使用的用于紧固管体连接部位的各种形式的卡子。

进一步地，所述夹持机构的数量为多个；在所述陶瓷管的轴向上，多个所述夹持机构间隔布设。

进一步地，还包括底座，所述夹持机构设置在所述底座上。

当夹持机构为卡子时，卡子包括固定部和活动部，固定部和活动部之间合围出一个用于容纳所述导电包覆皮和陶瓷管的安装孔，固定部通过紧固件与所述底座固定连接，导电包覆皮和陶瓷管插装安装孔后，利用紧固件将活动部一端或两端与固定部锁紧，在活动部逐渐靠近固定部的过程中，迫使导电包覆皮紧贴在陶瓷管的外圆侧面上，使得两者充分接触。

当夹持机构为导电材料制成时，直流电源的负极或正极可与夹持机构(例如卡子)连接，通过夹持机构与导电包覆皮导电连接。

优选地，所述导电棒为铜棒，导电包覆皮为铜皮。

进一步地，还包括保护罩，保护罩将所述导电棒、陶瓷管以及导电包覆皮整体罩住，用于安全防护。

进一步地，所述导电棒上设置有中心孔；所述导电棒由若干个长条形的扩张块拼装而成；在垂直于所述导电棒轴向的横截面上，所述扩张块为扇面型。

进一步地，还包括锥形或锥台形的挤压柱；两根挤压柱分别自两端插入所述导电棒的中心孔内；插入过程中，挤压柱外侧锥面或锥台面逐渐迫使所述扩张块沿径向向外移动，进而紧贴在所述陶瓷管的内侧面上。

进一步地，所述导电棒中心孔两端形状为与所述挤压柱外侧锥面或锥台面适配的喇叭口型。

进一步地，所述导电棒的外圆上设置有环形槽，环形槽内设置有金属弹簧；金属弹簧呈环形设置，被拉伸后趋向于迫使所述扩张块沿径向向内移动(即复位)。

另外，金属弹簧的导电性能可以使得所有的挤压块电连接在一起，彼此之间保持相同的电势。

进一步地，在所述导电棒的轴向上，多个所述环形槽和所述金属弹簧间隔布设。

进一步地，还包括用于迫使所述挤压柱沿所述导电棒的轴向移动的驱动机构。

进一步地，所述驱动机构包括：泵体、液压或气压缸体、第一活塞、第二活塞、第一活塞杆和第二活塞杆；

所述第一活塞和第二活塞可滑动地设置在所述缸体内，第一活塞和第二活塞将缸体内腔分割为第一有杆腔、第二有杆腔和中间无杆腔；

两根所述挤压柱分别同轴地设置在缸体的两端，且分别与第一活塞杆和第二活塞杆固定连接；

泵体通过管路和控制阀可选择地与中间无杆腔连接、或同时与第一有杆腔和第二有杆腔连接；通过同时向第一有杆腔和第二有杆腔泵入液压油或高压气体迫使第一活塞和第二活塞向中间移动，进而通过第一活塞杆和第二活塞杆带动两根所述挤压柱向中间移动，扩张块向外扩张；通过向中间无杆腔内泵入所述液压油或高压气体迫使第一活塞和第二活塞向两侧移动，进而通过第一活塞杆和第二活塞杆带动两根所述挤压柱向两侧移动，扩张块在金属弹簧的作用下向内收缩复位。

进一步地，所述控制阀为两位两通阀，所述控制阀包括输入侧第一端口和第二端口、以及输出侧的第三端口和第四端口；

第一端口通过输油管路与油箱或储气罐连通，输油管路上设置有所述泵体；

所述第二端口通过回油管路与油箱或储气罐连通；

所述第三端口通过第一油路与中间无杆腔连通；

所述第四端口通过第二油路同时与第一有杆腔和第二有杆腔连通。

优选地，所述输油管路和回油管路上分别设置有单向阀。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的一种预电离组件的陶瓷管耐高压检测装置，结构简单，通过模拟实际工况，可以有效对预电离组件的陶瓷管进行耐高压性能测试，提高产品可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有准分子激光器放电腔内预电离电极与主电极的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的预电离组件的陶瓷管耐高压检测装置的结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的预电离组件的陶瓷管耐高压检测装置的工作原理图；

图4为本发明实施例1中直流电源的结构示意图；

图5为夹持结构的立体图；

图6为实施例2中导电棒的横向截面示意图；

图7为实施例2提供的预电离组件的陶瓷管耐高压检测装置的工作结构示意图；

图8为本发明实施例2中驱动机构的工作原理图。

附图标记：

1-导线；10-主电极；11-垫片；12-陶瓷板；20-预电离电极；21-陶瓷管；30-导电棒；31-扩张块；32-中心孔；33-金属弹簧；40-导电包覆皮；42-夹持机构；43-底座；44-保护罩；50-挤压柱；60-泵体；61-第一活塞；62-第二活塞；63-第一活塞杆；64-第二活塞杆；70-缸体；71-第一有杆腔；72-第二有杆腔；73-中间无杆腔；F1-控制阀；D1-第一端口；D2-第二端口；D3-第三端口；D4-第四端口；L1-第一油路；L2-第二油路。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。

实施例1

如图2-3所示，本实施例提供的一种预电离组件的陶瓷管耐高压检测装置，包括：直流电源、导电棒30和导电包覆皮40；

所述导电棒30插装在陶瓷管21中心孔内，与所述直流电源的正极连接；所述导电包覆皮40包覆在所述陶瓷管21的外圆侧面上，与直流电源的负极连接。导电包覆皮40优选为以金属薄片，卷曲后将陶瓷管21包裹住。所述直流电源为用于模拟实际放电工况的高压高重频直流电源。

如图4所示，直流电源包括：24V电源模块、高压模块和控制模块，24V电源模块通过高压模块与与待测样件连接，具体而言，高压模块的正负极分别通过导线1与导电棒30和所述导电包覆皮40连接；控制模块分别与所述高压模块和电源模块连接，用于通过高压模块控制所述导电棒30和所述导电包覆皮40之间的电压值。高压模块包括高压变压器及功率器件；所述控制模块通过PWM控制方式控制高压模块的输出电压。优选地，控制模块通过PWM控制占空比0％～100％对应输出电压0V～10KV。

优选地，还包括用于检测所述导电棒30和所述导电包覆皮40之间电流的电流检测模块。电流检测模块通过控制模块与计算机等控制终端连接。测试时，控制模块可以通过接收电流检测模块反馈的测试电流，获知所述导电棒30和所述导电包覆皮40之间的陶瓷管21是否具有缺陷。例如，如果陶瓷管21没有缺陷，可以承受最高至10KV高压，则其不会被击穿，此时没有电流反馈；而当陶瓷管21存在缺陷，被击穿时，电流检测模块将会向控制模块反馈检测到的击穿电流值，控制模块检测到电流突变后(存在击穿电流时)，将其显示到输出终端，并提示陶瓷管21被击穿。

进一步地，还包括夹持机构42，用于迫使所述导电包覆皮40紧贴在所述陶瓷管21外圆侧面上。

夹持机构42形式多样，例如夹持块，又如，为日常使用的用于紧固管体连接部位的各种形式的卡子。

进一步地，所述夹持机构42的数量为多个；在所述陶瓷管21的轴向上，多个所述夹持机构42间隔布设。

进一步地，还包括底座43，所述夹持机构42设置在所述底座43上。参照图5所示，本实施例中夹持机构42为卡子，卡子包括固定部和活动部，固定部和活动部之间合围出一个用于容纳所述导电包覆皮40和陶瓷管21的安装孔，固定部通过紧固件与所述底座43固定连接，导电包覆皮40和陶瓷管21插装安装孔后，利用紧固件将活动部一端或两端与固定部锁紧，在活动部逐渐靠近固定部的过程中，迫使导电包覆皮40紧贴在陶瓷管21的外圆侧面上，使得两者充分接触。

当夹持机构42为导电材料制成时，直流电源的负极或正极可与夹持机构42(例如卡子)连接，通过夹持机构42与导电包覆皮40导电连接。本实施例中，所述导电棒30优选采用铜棒，导电包覆皮40为铜皮。

本实施例还包括保护罩44，保护罩44将所述导电棒30、陶瓷管21以及导电包覆皮40整体罩住，用于安全防护。

本发明提供的一种预电离组件的陶瓷管耐高压检测装置，结构简单，通过模拟实际工况，可以有效对预电离组件的陶瓷管21进行耐高压性能测试，提高产品可靠性。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：

参照图6所示，导电棒30上设置有中心孔32；所述导电棒30由3-8个长条形的扩张块31拼装而成；在垂直于所述导电棒30轴向的横截面上，所述扩张块31为扇面型。

参照图7所示，本实施例还包括锥形或锥台形的挤压柱50；两根挤压柱50分别自两端插入所述导电棒30的中心孔32内；插入过程中，挤压柱50外侧锥面或锥台面逐渐迫使所述扩张块31沿径向向外移动，进而紧贴在所述陶瓷管21的内侧面上。导电棒30中心孔32两端形状为与所述挤压柱50外侧锥面或锥台面适配的喇叭口型。

所述导电棒30的外圆上设置有环形槽，环形槽内设置有金属弹簧33；金属弹簧33呈环形设置，被拉伸后趋向于迫使所述扩张块31沿径向向内移动(即复位)。另外，金属弹簧33的导电性能可以使得所有的挤压块电连接在一起，彼此之间保持相同的电势。在所述导电棒30的轴向上，多个所述环形槽和所述金属弹簧33间隔布设。

更为优选地，本实施例可选择地包括用于迫使所述挤压柱50沿所述导电棒30的轴向移动的驱动机构。

参照图8所示，驱动机构包括：泵体60、液压或气压缸体70、第一活塞61、第二活塞62、第一活塞杆63和第二活塞杆64；

所述第一活塞61和第二活塞62可滑动地设置在所述缸体70内，第一活塞61和第二活塞62将缸体70内腔分割为第一有杆腔71、第二有杆腔72和中间无杆腔73；

两根所述挤压柱50分别同轴地设置在缸体70的两端，且分别与第一活塞杆63和第二活塞杆64固定连接；

泵体60通过管路和控制阀F1可选择地与中间无杆腔73连接、或同时与第一有杆腔71和第二有杆腔72连接；通过同时向第一有杆腔71和第二有杆腔72泵入液压油或高压气体迫使第一活塞61和第二活塞62向中间移动，进而通过第一活塞杆63和第二活塞杆64带动两根所述挤压柱50向中间移动，扩张块31向外扩张；通过向中间无杆腔73内泵入所述液压油或高压气体迫使第一活塞61和第二活塞62向两侧移动，进而通过第一活塞杆63和第二活塞杆64带动两根所述挤压柱50向两侧移动，扩张块31在金属弹簧33的作用下向内收缩复位。

进一步地，所述控制阀F1为两位两通阀，所述控制阀F1包括输入侧第一端口D1和第二端口D2、以及输出侧的第三端口D3和第四端口D4；第一端口D1通过输油管路与油箱或储气罐连通，输油管路上设置有所述泵体60；所述第二端口D2通过回油管路与油箱或储气罐连通；所述第三端口D3通过第一油路L1与中间无杆腔73连通；所述第四端口D4通过第二油路L2同时与第一有杆腔71和第二有杆腔72连通。优选地，所述输油管路和回油管路上分别设置有单向阀。

本实施例实现了导电棒30与陶瓷管21充分且无间隙接触，从而使得检测结果更加准确。同时自动化程度高，效率高，节省了大量人力，降低了检测成本。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。