[發明專利]一種水中針板電極放電沖擊波測量裝置及相應的方法

在審

• 申請號: 201811552183.2
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109633390A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 范越;宋佰鵬;蔣玲;張夢瑤;包正紅;溫嘉燁;于鑫龍;張冠華;康鈞;王生富;王生杰;馬旭東;劉敬之;李秋陽
• 申請（專利權）人: 國網青海省電力公司電力科學研究院;西安交通大學;國網青海省電力公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 西寧工道知識產權代理事務所(普通合伙) 63102
• 代理人: 陳文福

本發明公開了一種水中針板電極放電沖擊波測量裝置，包括高壓脈沖電源系統、光電聯合診斷系統、紋影診斷系統和壓力波測量系統，其中光電聯合診斷系統用于獲得放電發展過程中的電壓、電流、光強和光譜信號以及放電通道的時域圖像；紋影診斷系統用于測量水中沖擊波的傳播特性；壓力波測量系統用于研究沖擊波幅值和發展過程。此外，本發明還提供了相應的測量方法。本發明所提供的水中針板電極放電沖擊波測量裝置及方法中，測量的信號包括光電信號（電壓、電流以及發光）、紋影圖形以及壓力波等時域信號，可用于研究水中針板電極在脈沖電壓激勵下等離子和沖擊波發展的全周期物理過程。

技術領域

本發明涉及液體放電等離子體特性及應用研究領域，特別是涉及一種水中針板電極放電沖擊波測量裝置及相應的方法。

背景技術

水中高壓脈沖放電基于脈沖功率技術，將能量進行壓縮與轉換，在極短的時間內以極高的功率密度向水中負載釋放能量，形成等離子體通道，進而產生壓力波，也稱為液電效應。目前，隨著脈沖功率技術的發展，水中高壓脈沖放電技術的應用涉及到工業、醫療、生活和軍事等多個方面，橫跨電工、環境、化學、微生物、物理、工程等多門學科，比如應用于水處理（如臭氧技術、高壓靜電水處理技術）、油層解堵、地熱開發等領域，并且取得了很大的經濟效益。

液電效應包含復雜的物理過程，主要可分為預擊穿、擊穿碰撞和沖擊波傳播等階段，開展水中脈沖放電的光電特性（電壓、電流、光譜等）和沖擊波力學（沖擊波幅值、能量傳播等）及影響因素（放電參數、電極距離與材料等）的研究，有助于揭示液電效應發展機制和物理機理，以及獲得最優化沖擊波參數，目前是學者們的研究熱點之一。目前的研究大多集中于放電發展過程的研究，對水中沖擊波的產生及傳播特性與水波動過程缺乏系統性全周期研究，對等離子體膨脹過程中水激波的流動特性有待進一步開展研究。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種水中針板電極放電沖擊波測量裝置及相應的方法，可用于研究高壓脈沖電壓激勵下，水中針板電極放電光電特性及沖擊波特性，獲得不同參數下水中放電發展規律以及沖擊波傳播過程。

為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案為：

一種水中針板電極放電沖擊波測量裝置，包括：

高壓脈沖電源系統；

光電聯合診斷系統，用于測量獲得放電發展過程中的電壓、電流、光強和光譜信號以及放電通道的時域圖像；

紋影診斷系統，用于測量和/或記錄針電極和板電極放電產生的水波紋的傳播特性；

壓力波測量系統用于測量水中沖擊波幅值。

進一步地，所述光電聯合診斷系統包括電壓測量裝置、電流測量裝置和放電圖像獲取裝置。

進一步地，所述放電圖像獲取裝置為高速分幅相機，用于獲得在時間序列上有間隔的多幅放電照片。

進一步地，用于針板電極放電的試驗腔體上設有觀察窗，用于高速分幅相機拍攝放電發展過程。

進一步地，所述紋影診斷系統為透射式高速紋影系統，包括光源、透鏡、光速相機。

進一步地，所述壓力波測量系統包括壓力傳感器、信號調理以及信號采集裝置。

進一步地，所述針板電極中的針電極和板電極分別設置在針電極結構和板電極結構上，其中針電極結構包括第一環氧絕緣支撐件、不銹鋼導桿和針電極，且不銹鋼導桿嵌套在第一環氧絕緣支撐件中，并可上下調節。

進一步地，所述針電極采用螺紋結構與不銹鋼導桿相連，以便更換不同曲率半徑的針電極。

進一步地，所述板電極結構包括不銹鋼平板電極和第二環氧絕緣支撐件，所述不銹鋼平板電極可靠地接地。