[發明專利]一種氣流調控下的介質阻擋放電特性的測量系統和方法

有效

• 申請號: 202010082835.1
• 申請日: 2020-02-07
• 公開（公告）號: CN111273135B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 田曉煜;孟永鵬;楊鑫;馬延昊;王威;吳鍇
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李曉曉

一種氣流調控下的介質阻擋放電特性的測量系統及方法，包括DBD發生裝置；DBD發生裝置包括相連接的DBD平板電極單元和電流測量單元；DBD平板電極單元包括上電極和絕緣介質；絕緣介質包括第一石英玻璃和第二石英玻璃，第一石英玻璃覆蓋于上電極表面，第二石英玻璃中心鍍有ITO鍍層；氣流控制系統用于調控高壓電極表面氣流流速；電源系統與光學測量系統相連。本發明可以對氣流流速精確控制，做到氣流對電極的全覆蓋性，可實現氣流流速、氣隙、電壓、頻率等多參數的可調節，并可記錄任意周期內任意時刻放電電流及表面圖像，測量分辨率高，有助于從放電特性和表面放電圖像角度，對介質阻擋放電形態的轉變規律進行深入的機理性研究。

技術領域

本發明屬于介質阻擋放電領域，涉及一種氣流調控下的介質阻擋放電特性的測量系統和方法。

背景技術

在工業應用中，介質阻擋放電(DBD)是最常見的一種放電類型。這種形式的放電需要在電極表面覆蓋阻擋介質，很容易在大氣壓下產生低溫非平衡等離子體。此外，阻擋放電可以以較低的功率消耗產生大量活性粒子，如熱電子、自由基以及可見光和紫外范圍的光子等。鑒于以上原因，DBD在熱敏材料表面改性處理、生物和醫學領域具有無可替代的優勢，在臭氧合成、等離子體助燃和照明等領域也得到了廣泛應用。大氣壓介質阻擋放電的實現不需要昂貴的真空設備，可以為很多工業應用節省大量成本，同時又具有上述優勢，因而引起了學術界和工業界的廣泛關注，是氣體放電領域的研究熱點之一。

氣流在電氣設備的使用過程中是常見的外部因素，然而氣流會直接影響到氣隙放電的模式、特性、強度以及放電位置和穩定性等。眾多研究結果顯示，不同的氣隙高度中氣流能夠使得放電變的更加均勻。目前，普遍認為氣流對放電特性的改變主要集中體現在兩個方面：第一個方面，氣流能夠改變氣隙中各種帶電粒子的分布。部分學者認為氮氣氣流能夠促進帶電粒子在放電氣隙中的均勻分布，并且延長了亞穩態粒子的壽命。也有學者認為氣流加速了介質表面淺陷阱中的粒子脫陷，為放電提供了種子電子致使擊穿電壓降低，抑制了放電發展為流注放電,從而保證放電的均勻性。與此同時也能夠削弱放電強度，導致放電熄滅。

目前的測量方法中，很難保證電極的平行，從而影響氣流的精確控制，難以保證氣流流向的一致性，容易在電極內部形成渦旋或者無法做到電極的全覆蓋。對放電圖像的測量主要集中在側面，對表面形態的動態測量難以達到高分辨率的動態測量。目前廣泛用于圖像拍攝的ICCD只能單次拍攝單張，難以觀察單個周期內不同時刻的放電形態變化。有關氣流對介質阻擋放電的影響研究主要由低頻交流和直流電壓電源驅動，關于高頻交流電壓下氣流對介質阻擋放電的影響尚缺乏系統的測量方法。

發明內容

為克服現有技術中的問題，本發明的目的是提供一種氣流調控下的介質阻擋放電特性的測量系統和方法。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種氣流調控下的介質阻擋放電特性的測量系統，包括DBD發生裝置、實驗腔體、氣流控制系統、電源系統以及光學測量系統；其中，DBD發生裝置設置在實驗腔體內；

DBD發生裝置包括DBD平板電極單元和電流測量單元；其中，DBD平板電極單元與電流測量單元相連；

DBD平板電極單元包括上電極、絕緣介質和氣隙墊片；上電極包括高壓電極；

絕緣介質包括第一石英玻璃和第二石英玻璃，其中，第一石英玻璃覆蓋于上電極表面，第二石英玻璃中心鍍有ITO鍍層，第一石英玻璃和第二石英玻璃之間設置氣隙墊片；

氣流控制系統用于調控高壓電極表面氣流流速；

電源系統包括高頻等離子體發生電源、示波器以及數字延時發生器；高頻等離子體發生電源與DBD發生裝置相連，DBD發生裝置與示波器相連，示波器與高頻等離子體發生電源相連；

高頻等離子體發生電源還與數字延時發生器相連，數字延時發生器與光學測量系統相連。