Введение к работе
Актуальность. Процесс разработки и производства изделий электронной техники предусматривает ряд технологических и испытательных процедур, направленных на достижение требуемых параметров электронных приборов СЭП) и их контроль.
Устройства для осуществления этих процедур (особенно испытаний) чаще всего выполняет на основе принципов, используемых при построении эксплуатационных устройств. В таких случаях наиболее просто и полно удовлетворяются требования воспроизведения условий эксплуатации в процессе испытаний ЭП. Однако указанный способ моделирования электрических и энергетических нагрузок экономически и технически нерационален. Причина этого заключается в противоположности требований к эксплуатационным устройствам и устройствам для испытаний и тренировок.
Одна из основных задач при построении эксплуатационного устройства - достижение максимальной мощности в нагрузке при минимальной на ЭП, требование к испытательно-тренировочному устройству - воспроизведение нагрузок на ЭП, соответствующих эксплуатационным, при минимальных потерях на элементах, реализующих режим.
Использование эксплуатационных устройств для технологических и контрольных целей в процессе производства обусловливает большие габариты и массу оборудования, значительные потребляемые мощности, трудности с охлаждением нагрузок, малую степень унификации и ряд других проблем, усложняющих и удорожающих производство.
Указанные обстоятельства делают актуальными исследования и разработки, направленные на поиски методов и устройств, обеспечивающих более высокие технико-экономические показатели при адекватном воспроизведении эксплуатационных электрических и энергетических нагрузок на электронный прибор.
Целью диссертационной работы является исследование и разработка методов моделирования динамических режимов ЭП и устройств для испытаний и тренировок в режимах, эквивалентных генераторному и выпрямительному.
- г -
Этапы достижения цели
анализ и обобщение структур эксплуатационных устройств;
расчет динамических режимов ЭП применительно к задачам моделирования;
теоретические исследования и разработка методов формирования напряжений на электродах;
разработка принципов построения электрических схем для реализации вариантов моделирования динамических режимов;
экспериментальные исследования и внедрение эквивалентных устройств для испытаний в генераторном и выпрямительном ^режимах.
Научная новизна
Установлено, что принципы моделирования динамических режимов электронных приборов, основанные на рекуперации энергии и разделении источников, является общими для всех классов приборов с электростатическим управлением.
Предложен и реализован способ аппроксимации функции напряжения на аноде ЭП в генераторном режиме на основе представления'
ее системой функций ||sin (х-^ ) 1+sin (x-pj} V . Получено соотношение для ошибки аппроксимации.
Разработано и внедрено устройство для испытаний в эквивалентном режиме на основе предлагаемого способа представления напряжения на аноде.
Исследовано и разработано устройство для моделирования генераторного режима, использусдее принцип формирования анодного напряжения и напряжения на первой сетке с помощью источников пульсирующего напряжения с формой, описываемой функцией y=|sinx| .
Разработан алгоритм нахождения коэффициентов разложения функции анодного напряжения в выпрямительном режиме в ряд по системе функций с одинаковыми частотами и кратными фазами.
Исследозаны и разработаны устройства, моделирующие выпрямительный режим на основе принципов разделения источников и одноступенчатой и каскадной рекуперации. Даны сравнительные оценки устройств, определены области их применения.
Практическая ценность работы
установлен адекватный характер процессов в электронном приборе при испытаниях в разработанных эквивалентных и соответствующих динамических режимах;
разработаны методы моделирования и инженерного расчета устройств для испытаний и тренировок ЭП в режимах, эквивалентных генераторному и выпрямительному, обеспечивающие выигрыш от 2 до 10 . раз по энергетическим показателям и более, чем вдвое по массо-габаритным в сравнении со стендами на основе эксплуатационных устройств;
сняты ограничения по мощности генераторных приборов и электрической прочности выпрямительных на использование эквивалентных режимов;
--разработан метод математического моделирования функции анодного напряжения, практическая значимость которого заклсчает-ся в простоте физической реализации базовых функций в условиях промышленного предприятия.
Реализация результатов работы
По результатам настоящей работы разработаны, изготовлены и внедрены устройства для испытания и тренировки в эквивалентном режиме следующих типов электровакуумных и газоразрядных приборов: ВЮ-18/32, В1-0,13/55, В2-0,06/25, ТГ1-2/8, ГГ1-2/5, ГУ-81, ГУ-81М, ГКД1-500/20, ТГИ2-400/16, ТПЕ-260/12, ТГИЗ-325/16, ТГИ1-270/12.
Результаты работы используются также при разработке методов моделирования режимов других классов приборов с электростатическим управлением электронным потоком.
Основные научные положення, выносимые на заи»іту
-
Принципы построения модели динамического режима каждого класса электронных приборов с электростатическим управлением могут быть основаны на исключении нагрузочного элемента или замене его недиссипативным аналогом.
-
Моделирование генераторного режима посредством представления анодного напряжения системой неотрицательных функций по-
зьоляет исключить реактивные потоки энергии, уменьшить до трех раз габариты и массу устройств, снять ограничения по моащости испытуемых приборов.
-
Режим, эквивалентный выпрямительному, на принципе разделения источников формируется путем аппроксимации тока отрезком синусоидальной функции, а обратного напряжения - рядом по полупериодам синусоидальных функций с кратными фазами.
-
Использование принципов одноступенчатой и каскадной рекуперации позволяет воспроизводить выпрямительный режим с коэффициентом подобия близким к единице при уменьшенных на 20-30 '/, требованиях к разделительному управляемому элементу.
Апробация работы. Материалы работы докладывались на научно-технической конференции "Моделирование надежности МЭТ на этапе их разработки", г. Ленинград, 1990г. Сдва доклада);научно-техническом семинаре "Надежность электронных приборов", г. Москва, 1989 г.; научно-технической конференции "Электрическая прочность электровакуумных приборов", г. Москва, 1990 г. (два доклада); научно-технических конференциях РРТИ, Рязань, 1990 , 1992 гг. Кроме того, основные результаты работы прошли апробацию при разработке, внедрении и эксплуатации в условиях серийного производства ЭП предлагаемых устройств для испытания в режимах, экви-' валентных генераторному и выпрямительному.
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 8 статьях и тезисах докладов, 3 авторских свидетельствах и ОСТе, разработанном автором. ,
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка, двух приложений и содержит 155 страниц текста, 42 страницы рисунков и 16 страниц приложений.
