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电晕放电辐射场实验研究
第 ３ Ｏ卷
河北 大 学学 报 （ 自然科 学版 ） 　 Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＨ ｅ ｅ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ （ ｔ ｒ ｌ ｃｅ ｃ 　 ｉｉ ｎ 　 ｏ ｒ ａ　 　 ｂ ｉ ｏ 　 ｉ ｅ ｓｔ Ｎａ ｕ ａ　 ｉ ｎ ｅ Ｅｄ ｔｏ ） Ｓ
Ｖｏ ． Ｏ Ｎｏ ５ １３ 　 ． 　 Ｓｅ ２ １ 　 ｐ． ０ ０
２１ ０ ０年　 ９月　
辐 射场 实验 研 究　 孙 永 卫　， 浩。 原 青 云　 刘 ， ，李 宇 明 　 （ ． 械 工 程 学 院 静 电 与 电 磁 防 护研 究 所 ， 北 石 家 庄 １军 河 ０ ００ ；． 家 庄 职 工 大 学 教 务 处 ， 北 石 家 庄 ５０３２石 河 ００ ４ ） ５ ０ １　
摘　 要 ： 对带 高压物 体的 电 晕放 电辐射 信号 的 时域 、 域特征 开展研 究 ， 针 频 对静 电 电晕放 电 电流 、 辐射 场　 进行 了理论 分析 ， 设计 完成 了静 电 电晕放 电电流及 辐射 信号 实验 ． 究发现 ， 同极性 电晕放 电的辐 射 场 波　 研 不 形测 试有 明显差 别 ： 实验 条件 为 负极 性 时 ， 先发 生 电晕放 电， 正极 性放 电发 生 时 ， 冲 幅值 比 负极 性 时 大； 但 脉 　 负电晕 电流脉 冲 波形 的上升 时间 小 于正 电晕电流． 实验 结构 不 同 ， 晕放 电辐射 场 的特 征 不 同： 用 电晕放　 电 利
电针 与直流 高压 源直 接 相 连 的 实验 结 构 得 到 的放 电波 形 的 上 升 时 间为 十 几 个 ｎ ， 率 分 布 集 中在 ２ ～　 ｓ频 Ｏ １０ＭＨｚ利 用孤 立导 体 电晕放 电 实验 结 构得 到 的放 电 波形 的上 升 时 间为 几 个 ｎ ， 率 分布 集 中在 ２ ０ ０　 ； ｓ频 ０ ～　
６ ０ＭＨｚ 结论对 于研 究带 高压物体 的 电 晕放 电辐射 信号 特征 具有很 好 的参考 价值． ０　 ． 　 关键 词 ： 电晕 放 电 ； 冲 电流 ； 脉 辐射 场　 中 图分 类 号 ： 　４　 Ｏ４１ 文 献标 志码 ： 　 Ａ 文 章 编 号 ：０ ０ １ ６ （ ０ Ｏ ０ ― ０ ９ ― ０　 １０ ― ５ ５２ １）５ ４４ ５
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ 　 ｄ ａ ｅ 　 ｅ ｄ ｏ 　 ｒ ｎａ Ｄｉ ｃ ａ ｇ 　 ｓ ａ ｃ 　 ｎ Ｒａ ｉ ｔ ｄ Ｆｉ ｌ 　 ｆ Ｃｏ ｏ 　 ｓ ｈ ｒ ｅ ＳＵＮ Ｙｏ ｇ ｗｅｉ， Ｕ Ｈａ 　， 　 ｎ― 　 ＬＩ　 ｏ ＹＵＡＮ　 ｉｇ ｙ ｎ ＬＩＹｕ ｍ ｉｇ Ｑ ｎ ― ｕ 　， 　 ― ｎ 　
（ ． ｅ ｔ ｏ ｔ ｔｃ ａ 　 ｅ ｔ ｏ ｇ ｔｃ Ｐｒ ｔ ｃ ｉ ｎ Ｉ ｔｔ ｔ １ Ｅｌｃ ｒ ｓ ａ ｉ　 ｎｄ Ｅｌ ｃ ｒ ｍａ ｎｅ ｉ　 ｏ ｅ ｔｏ 　 ｎｓ ｉｕ ｅ，Ｏｒ ａ ｃ 　 ｄｎ ｎ ｅ Ｅｎｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｃｏ ｌ ｇ 　 ｉ ｅ ｒｎ 　 ｌｅ ｅ，
Ｓ ｉ ａ ｈ ａ ｇ０ ０ ０ ，Ｃｈ ｎ ； ． ｐ ｒｍｅ ｔｏ 　 ａ ｈ ｎ 　 ｆｉｓ ｈｊ ｚ ａ ｎ 　 ｔ ｆ ａ ｄ ｈｊ ｚ ｕ ｎ 　 ５ ０ ３ ｉ ｉａ ２ Ｄｅ ａ ｔ ｎ　 ｆ Ｔｅ ｃ ｉｇ Ａｆａｒ ，Ｓ ｉａ ｈ ｕ ｇ Ｓ ａｆ ｎ 　 ｉ 　 Ｗ ｏ ｋ ｒ　 ｉｅｓｔ ｒ ｅ＇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｓ ｙ，Ｓ ｉ ａｈ ａ ｇ ０ ０ ４
3. 3 粉体起电、放电特性(包括辐射场) 研究 人们在小、中、大型粉体静电模拟实验装置上,尤其是工业尺度的粉体模拟试验装置上成功 地模拟了电晕放电、刷形放电...2、静电放电的类型 1. 电晕放电 2. 火花放电当...通过对静电危害事故现 场分析研究和实验模拟验证, ...尤其是静电放电辐射场的理论建模、 数值计算与仿真...关键字:高压输电线;放电电晕;电晕机;电磁辐射;电晕...在汤生放电中,空间电荷场对外加电场 的影响很小,...高海拔直流设备可见电晕特性的实验研究 [J] 电力...大型工业电子束脱硫脱硝装置辐射等效剂量场模拟与系统参数优化 38……斜插式超声...基于气―水界面电晕放电效应脱硫实验模型的研究 99……脉冲电晕放电下焦化废水...我局利用紫外成像技术进行检测的实例进行分析和研究。...大量辐射紫外线,这样便可以利用电晕和表面局部放电 ...但通过试验又发现,大气湿度增大时会吸收更多的紫 外...跨越购物中心的停车场 3.工作内容 本文主要研究内容...4.4.2 实验室环境不同湿度下高频电磁辐射的测 量 ...室内,给新的细铜裸导线施 加高电压产生电晕放电。...93……环境微波辐射防护实验研究 94……移动通讯信号对星载微波辐射计的影响分析...高压输电线路电晕放电特性及其电磁辐射场计算 98……成庄矿电磁辐射预测煤与瓦斯...《脉冲电晕放电降解气态污染物 v0Cs 的实验研究》 大连理工大学, 刘江江, 硕士...工业应 用时必须建有混凝土防辐射工程, 装置不能移动;② 冷却窗用压缩空气冷却...(站)的电磁干扰影响主要分为电晕放电对测向台接收的...实验研究证明,用矩量法(MOM)和网络理论计算输电...波长的频率点,其再次辐射场 强要比四分之一波长的...中学物理实验研究报告实验项目: 专业班级: 指导教师: 一、 实验目的: 通过对本实验的演示和动手操作,了解空气电离现象产生的条件,知道尖端 放电是电晕放电的一种...
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> 低温等离子体的产生方法之介质阻挡放电
& & 介质阻挡放电(DBD)是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电又称介质阻挡电晕放电或无声放电。介质阻挡放电能够在高气压和很宽的频率范围内工作，通常的工作气压为104～106。电源频率可从50Hz至1MHz。电极结构的设计形式多种多样。在两个放电电极之间充满某种工作气体,并将其中一个或两个电极用绝缘介质覆盖,也可以将介质直接悬挂在放电空间或采用颗粒状的介质填充其中，当两电极间施加足够高的交流电压时，电极间的气体会被击穿而产生放电，即产生了介质阻挡放电。在实际应用中，管线式的电极结构被广泛的应用于各种化学反应器中，而平板式电极结构则被广泛的应用于工业中的高分子和金属薄膜及板材的改性、接枝、表面张力的提高、清洗和亲水改性中。
　　介质阻挡放电通常是由正弦波型(sinusoidal)的交流(alternating current, AC)高压电源驱动，随着供给电压的升高，系统中反应气体的状态会经历三个阶段的变化，即会由绝缘状态(insulation)逐渐至击穿(breakdown)最后发生放电。当供給的电压比较低时，虽然有些气体会有一些电离和游离扩散，但因含量太少电流太小，不足以使反应区内的气体出现等离子体反应，此时的电流为零。随着供给电压的逐渐提高，反应区域中的电子也随之增加，但未达到反应气体的击穿电压( avalanche voltage)时，两电极间的电场比较低无法提供电子足够的能量使气体分子进行非弹性碰撞，缺乏非弹性碰撞的结果导致电子数不能大量增加，因此，反应气体仍然为绝缘状态，无法产生放电，此时的电流随着电极施加的电压提高而略有增加，但几乎为零。若继续提高供給电压，当两电极间的电场大到足夠使气体分子进行非弹性碰撞时，气体将因为离子化的非弹性碰撞而大量增加，当空间中的电子密度高于一临界值时及帕邢(Paschen)击穿电压时，便产生許多微放电丝(microdischarge)导通在两极之间，同时系統中可明显观察到发光(luminous)的現象此时，电流会随着施加的电压提高而迅速增加。
　　在介质阻挡放电中，当击穿电压超过帕邢(Paschen)击穿电压时，大量随机分布的微放电就会出现在间隙中，这种放电的外观特征远看貌似低气压下的辉光放电，发出接近兰色的光。近看，则由大量呈现细丝状的细微快脉冲放电构成。只要电极间的气隙均匀，则放电是均匀、漫散和稳定的。这些微放电是由大量快脉冲电流细丝组成，而每个电流细丝在放电空间和时间上都是无规则分布的，放电通道基本为圆柱状，其半径约为0.1~0.3mm，放电持续时间极短，约为10~100ns，但电流密度却可高达0.1~1kA/cm2，每个电流细丝就是一个微放电，在介质表面上扩散成表面放电，并呈现为明亮的斑点。这些宏观特征会随着电极间所加的功率、频率和介质的不同而有所改变。如用双介质并施加足够的功率时，电晕放电会表现出“无丝状”、均匀的兰色放电，看上去像辉光放电但却不是辉光放电。这种宏观效应可通过透明电极或电极间的气隙直接在实验中观察到。当然，不同的气体环境其放电的颜色是不同的。
　　虽然介质阻挡放电已被开发和广泛的应用，可对它的理论研究还只是近20年来的事，而且仅限于对微放电或对整个放电过程某个局部进行较为详尽的讨论，并没有一种能够适用于各种情况DBD的理论。其原因在于各种DBD的工作条件大不相同，且放电过程中既有物理过程，又有化学过程，相互影响，从最终结果很难断定中间发生的具体过程。
　　由于DBD在产生的放电过程中会产生大量的自由基和准分子，如OH、O、NO等，它们的化学性质非常活跃，很容易和其它原子、分子或其它自由基发生反应而形成稳定的原子或分子。因而可利用这些自由基的特性来处理VOCs，在环保方面也有很重要的价值。另外，利用DBD可制成准分子辐射光源，它们能发射窄带辐射，其波长覆盖红外、紫外和可见光等光谱区，且不产生辐射的自吸收，它是一种高效率、高强度的单色光源。在DBD电极结构中，采用管线式的电极结构还可制成臭氧O3发生器。现在人们已越来越重视对DBD的研究与应用。
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低温等离子体(介质阻挡放电)
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介质材料对纳秒脉冲介质阻挡放电影响的研究
【摘要】：介质阻挡放电是产生均匀非平衡等离子体的最简单的方式之一,其产生的等离子体由于具有低温、粒子密度适中和化学活性粒子种类多等特点,在生物医学、材料表面改性方面有着巨大的应用。本文采用双向纳秒脉冲电源在针-板式电极结构下获得了稳定弥散大气压低温等离子体,重点研究了介质板材料对纳秒脉冲介质阻挡放电等离子体均匀性的影响。在此过程中,利用光栅光谱仪、电压电流探头和示波器对产生的等离子体进行了光学诊断和电学诊断,取得的结果如下：
1.利用针板式电极结构,采用双向纳秒脉冲电源在大气压空气中获得了弥散的介质阻挡放电等离子体,并且研究了不同介质材料对放电均匀性和n2(C3Πu→B3Πg,0-0,337.1nm)发射光谱强度的影响,探究了脉冲峰值电压和电极间隙对N2(C3Πu→B3Πg,0-0,337.1nm)发射光谱强度以及介质板表面等离子体面积的影响。实验发现,相对介电常数较大的材料做阻挡介质时,N2(C3Πu→B3Πg,0-0,337.1nm)的发射光谱强度更强,但是放电均匀性要差一下；随着脉冲峰值电压的增加,N2(C3Πu→B3Πg,0-0,337.1nm)的发射光谱强度和介质板表面等离子体面积变大；随着电极间隙的增大,N2(C3Πu→B3Πg,0-0,337.1nm)和介质板表面等离子体面积减小。
2.利用Specair软件将实验测得的N2(C3Πu→B3Πg,0-2)和N2(C3Πu→B3Πg,1-3)的发射光谱与模拟光谱拟合,确定了脉冲峰值电压为26kV,脉冲重复频率为150Hz时,分别使用陶瓷、石英玻璃和聚四氟乙烯做阻挡介质时的温度为357K,340K和315K。
3.成功的在氮气大气压下,利用纳秒脉冲介质阻挡放电获得了弥散的等离子体,并且研究了N2(C3Πu→B3Πg,0-0), No(A2∑→X2Π和OH (A2∑→X2Π,0-0)发射光谱强度的空间分布行为,发现在针板电极附近都会出现一个发射光谱强度的峰值,且沿针电极到板电极方向有减弱的趋势。
【关键词】：
【学位授予单位】：大连理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2014【分类号】：O461.2【目录】：
摘要4-5Abstract5-81 绪论8-18 1.1 介质阻挡放电8-12
1.1.1 介质阻挡放电的概念及其机理8-9
1.1.2 介质阻挡放电的电极结构9-10
1.1.3 介质阻挡放电的放电模式10-12 1.2 大气压介质阻挡放电特点及其意义12-13 1.3 高压纳秒脉冲放电13-16
1.3.1 高压纳秒脉冲放电的特点和击穿机理13-15
1.3.2 高压纳秒脉冲放电的应用前景15-16
1.3.3 高压纳秒脉冲放电的研究现状16 1.4 等离子体的光谱诊断16-17 1.5 本文内容安排17-182 实验装置和实验方法18-23 2.1 脉冲电源和电极结构18-233 空气中大气压针板纳秒脉冲放电图像及其发射光谱23-32 3.1 采用不同材料做阻挡介质时的放电图像23-24 3.2 采用不同材料做阻挡介质时的发射光谱24-26 3.3 峰值电压对纳秒脉冲介质阻挡放电的影响26-29
3.3.1 采用不同材料做阻挡介质时峰值电压对发射光谱强度的影响26-28
3.3.2 采用不同材料做阻挡介质时峰值电压对介质板表面放电等离子体面积的影响28-29 3.4 放电间隙对纳秒脉冲介质阻挡放电的影响29-31
3.4.1 采用不同材料做阻挡介质时放电间隙对发射光谱强度的影响29-30
3.4.2 采用不同材料做阻挡介质时放电间隙对介质板表面放电等离子体面积的影响30-31 3.5 本章小结31-324. 等离子体气体温度32-35 4.1 不同材料做介质板时，等离子体的气体温度32-34 4.2 本章小结34-355 氮气大气压针板式纳秒脉冲介质阻挡放电形貌及发射光谱的空间诊断35-37 5.1 氮气中针板式纳秒脉冲介质阻挡放电形貌35 5.2 氮气大气压纳秒脉冲介质阻挡放电中N2(C~3Π_u→B~3Π_g,0-0), NO(A #2∑→X~2Π)和OH (A2~∑→X~2Π,0-0)发射光谱的空间分布35-36 5.3 本章小结36-37结论37-38参考文献38-43攻读硕士学位期间发表学术论文情况43-44致谢44-45
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