一种用于高压快速响应测量的阴极射线管及其测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于高压快速响应测量的阴极射线管以及测量方法，包括壳体以及外部电路，壳体内为真空状态，壳体内的一侧设有电子枪、壳体内的另一侧设有接收导电板，电子枪与接收导电板之间依次设有栅极、聚焦系统、加速系统及偏转极板，电子枪发射的电子经栅极形成电子束，再经聚焦系统、加速系统以及偏转极板后轰击到接收导电板上；外部电路包括第一电阻、第二电阻、第一电源及第二电源，电子枪的正极与第二电源的正极相连接，接收导电板的两端分别与第一电阻的一端及第二电阻的一端相连接，第一电阻的另一端及第二电阻的另一端均与第一电源的正极相连接，第一电源的负极及第二电源的负极均接地。本发明可以测量高压高频信号的电压。
【专利说明】一种用于高压快速响应测量的阴极射线管及其测量方法

【技术领域】
[0001]本发明属于高压电器的测量领域，具体涉及一种用于高压快速响应测量的阴极射线管及其测量方法。

【背景技术】
[0002]目前，由于在高电压领域电压幅值一般为几千到几兆伏，远大于示波器等通用测量记录设备所能承受的最高电压，因此必须通过分压器将一次高压信号转换为低压信号后方可输入测量设备。现有的高电压分压器主要有电阻式、电容式和阻容混合式三种。因为受到器件寄生参数和绝缘结构的影响，现有分压器很难同时满足高输入阻抗和宽频率响应的要求，具体的现有的分压器很难实现对高压高频信号的测量。


【发明内容】

[0003]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于高压快速响应测量的阴极射线管及其测量方法，该阴极射线管及其测量方法实现对高压高频信号的电压测量。
[0004]为达到上述目的，本发明所述的用于高压快速响应测量的阴极射线管包括壳体以及外部电路，壳体内为真空状态，壳体内的一侧设有电子枪、壳体内的另一侧设有接收导电板，电子枪与接收导电板之间依次设有栅极、聚焦系统、加速系统及偏转极板，电子枪发射的电子经栅极形成电子束，电子束经聚焦系统聚焦、加速系统加速以及偏转极板偏转后轰击到接收导电板上；
[0005]所述外部电路包括第一电阻、第二电阻、第一电源及第二电源，电子枪的正极与第二电源的正极相连接，接收导电板的两端分别与第一电阻的一端及第二电阻的一端相连接，第一电阻的另一端及第二电阻的另一端均与第一电源的正极相连接，第一电源的负极及第二电源的负极均接地。
[0006]所述壳体的一侧为圆柱型结构,壳体的另一侧为圆锥形结构。
[0007]所述接收导电板的厚度为50-150 μ m，接收导电板电阻值为100_500kQ。
[0008]所述接收导电板通过耐电子轰击的导电材料制作而成。
[0009]相应的，本发明所述的用于高压快速响应测量的阴极射线管的测量方法包括以下步骤:
[0010]将待测的高压高频信号作用于偏转极板上，同时电子枪发射的电子经栅极形成电子束，电子束经聚焦系统聚焦后进入到加速系统中，加速系统对聚焦后的电子束进行加速，加速后的电子束进入到偏转极板之间，由于偏转极板上接入待测高压高频信号，加速后的电子束受到偏转极板的作用进行偏转，然后轰击到接收导电板上，获取电子束轰击前与电子束轰击时接收导电板两端电压的变化量，并根据电子束轰击前与电子束轰击时接收导电板两端电压的变化量得到电子束轰击到接收导电板的位置，然后再根据电子束轰击到接收导电板上的位置得到待测高压高频信号的电压强度。
[0011]本发明具有以下有益效果:
[0012]本发明所述的用于高压快速响应测量的阴极射线管及其测量方法在测量高压高频信号的电压时，只需将所述高压高频信号接入到偏转极板上，同时电子枪发射的电子经栅极形成电子束，电子束经聚焦系统聚焦、加速系统加速、以及偏转极板偏转后轰击到接收导电板上，获取电子束轰击前与电子束轰击时接收导电板两端电压的变化量，然后根据电子束轰击前与电子束轰击时接收导电板两端电压的变化量得到电子束轰击在接收导电板上的位置，然后根据电子束轰击在接收导电板上的位置得到待测的高压高频信号的电压，测量方便、简单。

【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1为本发明的结构示意图。
[0014]其中，I为电子枪、2为栅极、3为聚焦系统、4为加速系统、5为偏转极板、6为接收导电板、7为壳体。

【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
[0016]参考图1，本发明所述的用于高压快速响应测量的阴极射线管包括壳体7以及外部电路，壳体7内为真空状态，壳体7内的一侧设有电子枪1、壳体7内的另一侧设有接收导电板6，电子枪I与接收导电板6之间依次设有栅极2、聚焦系统3、加速系统4及偏转极板5，电子枪I发射的电子经栅极2形成电子束，电子束经聚焦系统3聚焦、加速系统4加速以及偏转极板5偏转后轰击到接收导电板6上；所述外部电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电源及第二电源，电子枪I的正极与第二电源的正极相连接，接收导电板6的两端分别与第一电阻Rl的一端及第二电阻R2的一端相连接，第一电阻Rl的另一端及第二电阻R2的另一端均与第一电源的正极相连接，第一电源的负极及第二电源的负极均接地。
[0017]需要说明的是，所述壳体7的一侧为圆柱型结构，壳体7的另一侧为圆锥形结构，接收导电板6的厚度为50-150 μ m,接收导电板6电阻值为100_500k Ω。
[0018]需要说明的是，所述壳体7的一侧为圆柱型结构，壳体7的另一侧为圆锥形结构，接收导电板6通过耐电子轰击的导电材料制作而成。
[0019]本发明所述的用于高压快速响应测量的阴极射线管的测量方法包括以下步骤:
[0020]将待测的高压高频信号作用于偏转极板5上，同时电子枪I发射的电子经栅极2形成电子束，电子束经聚焦系统3聚焦后进入到加速系统4中，加速系统4对聚焦后的电子束进行加速，加速后的电子束进入到偏转极板5之间，由于偏转极板5上接入待测高压高频信号，加速后的电子束受到偏转极板5的作用进行偏转，然后轰击到接收导电板6上，获取电子束轰击前与电子束轰击时接收导电板6两端电压的变化量，并根据电子束轰击前与电子束轰击时接收导电板6两端电压的变化量得到电子束轰击到接收导电板6的位置，然后再根据电子束轰击到接收导电板6上的位置得到待测高压高频信号的电压强度。
[0021]本发明的工作原理:接收导电板6为一长条形高电阻率的接收电阻板，位置③为没有接入高压高频信号时电子束入射点，接收导电板6有2个引出电极①和②，用于连接外部电路，当电子束落在接收导电板6中间点时，则电极①和②之间电位差约为0V。当电子束经过偏转落点向接收导电板6电极①靠近时，接收导电板6上端的等效电阻将逐渐减小，接收导电板6下端的等效电阻将逐渐增大，此时上下两端的等效电阻与第一电阻Rl和第二电阻R2的分压将发生变化，电极①和②之间将会出现电压波动。根据U12的幅值可推算出接入在偏转极板5之间的电压值。由于本发明所述的用于高电压快速响应测量的阴极射线管为真空状态，绝缘特性良好。通过改变偏转极板5的位置和大小即可实现不同电压等级的测量。输出电压U12由于只和电子束的能量有关，所以本装置良好的实现了输入输出高低压的隔离，以及高输入阻抗对于被测量电路的影响。
[0022]虽然已经结合当前认为的实用示范性实施例描述了本发明，但是将理解，不限于所公开的实施例，而是，相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的思想和范围内的各种修改和等价布置。
【权利要求】
1.一种用于高压快速响应测量的阴极射线管，其特征在于，包括壳体(7)以及外部电路，壳体(X)内为真空状态，壳体(X)内的一侧设有电子枪(I)、壳体(X)内的另一侧设有接收导电板(6)，电子枪(I)与接收导电板(6)之间依次设有栅极(2)、聚焦系统(3)、加速系统(4)及偏转极板(5)，电子枪(I)发射的电子经栅极(2)形成电子束，电子束经聚焦系统(3)聚焦、加速系统(4)加速以及偏转极板(5)偏转后轰击到接收导电板(6)上； 所述外部电路包括第一电阻(Rl)、第二电阻(R2)、第一电源及第二电源，电子枪(I)的正极与第二电源的正极相连接，接收导电板(6)的两端分别与第一电阻(Rl)的一端及第二电阻(R2)的一端相连接，第一电阻(Rl)的另一端及第二电阻(R2)的另一端均与第一电源的正极相连接，第一电源的负极及第二电源的负极均接地。
2.根据权利要求1所述的用于高压快速响应测量的阴极射线管，其特征在于，所述壳体(7)的一侧为圆柱型结构，壳体(7)的另一侧为圆锥形结构。
3.根据权利要求1所述的用于高压快速响应测量的阴极射线管，其特征在于，所述接收导电板(6)的厚度为50-150 μ m，接收导电板(6)电阻值为100_500kQ。
4.根据权利要求1所述的用于高压快速响应测量的阴极射线管，其特征在于，所述接收导电板(6)通过耐电子轰击的导电材料制作而成。
5.一种用于高压快速响应测量的阴极射线管的测量方法，基于权利要求1所述的用于高压快速响应测量的阴极射线管，其特征在于，包括以下步骤: 将待测的高压高频信号作用于偏转极板(5)上，同时电子枪(I)发射的电子经栅极(2)形成电子束，电子束经聚焦系统(3)聚焦后进入到加速系统(4)中，加速系统(4)对聚焦后的电子束进行加速，加速后的电子束进入到偏转极板(5)之间，由于偏转极板(5)上接入待测高压高频信号，加速后的电子束受到偏转极板(5)的作用进行偏转，然后轰击到接收导电板(6)上，获取电子束轰击前与电子束轰击时接收导电板(6)两端电压的变化量，并根据电子束轰击前与电子束轰击时接收导电板(6)两端电压的变化量得到电子束轰击到接收导电板￠)的位置，然后再根据电子束轰击到接收导电板(6)上的位置得到待测高压高频信号的电压强度。
【文档编号】G01R19/00GK104134601SQ201410353714
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】翟小社, 王建华, 耿英三, 张伟, 姚晓飞 申请人:西安交通大学