[发明专利]一种光学和电场信号联合分析空气间隙放电过程的方法

说明书

本发明属于电场测量技术领域，尤其涉及一种光学和电场信号联合分析空气间隙放电过程的方法，包括：多次施加不同幅值的电压，并测量光晕发出的紫外瞬时光功率和电场跃升处的幅值，从而利用空间电场变化判断电晕的起始时刻以及电晕电离的剧烈程度。所述多次施加不同幅值的电压，每次间隔一定的时间，保证放电过程中产生的空间电荷充分消散。本发明通过电场传感器测量得到电场变化与光电倍增管测量的电晕发光强度进行对比，从而说明电场传感器测量电晕剧烈程度的有效性。

技术领域

本发明属于电场测量技术领域，尤其涉及一种光学和电场信号联合分析空气间隙放电过程的方法。

背景技术

目前的研究成果中，对于冲击电压下电晕剧烈程度的观测大多利用高速相机和光电倍增管等设备，然而由于高速相机具有间隔性，无法记录放电全过程，而光电倍增管仅能判断流注光学时刻，无法读取放电过程中更多的细节信息，而空间电场不仅可以记录放电全过程中电场变化，还能通过电场变化推出电晕起始时刻及剧烈程度。因此利用电场传感器对空间电场变化、放电过程中电晕强度进行观测，可以对电晕起始时刻，以及电晕的剧烈程度进行判断。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种光学和电场信号联合分析空气间隙放电过程的方法，包括：

多次施加不同幅值的电压，并测量光晕发出的紫外瞬时光功率和电场跃升处的幅值，从而利用空间电场变化判断电晕的起始时刻以及电晕电离的剧烈程度。

所述多次施加不同幅值的电压，每次间隔一定的时间，保证放电过程中产生的空间电荷充分消散。

所述空间电场通过电场传感器测量。

所述紫外瞬时光功率通过光电倍增管测得。

本发明的有益效果：

本发明在施加电压的幅值由69kV增大至90kV过程中，由光电倍增管测得电晕发出的瞬时光功率由最小58.84pW增长到最大153.88pW，增大比例达到161.5％；而空间电场的跃升值也由最小的10.7kV/m增长到最大29.03kV/m，增大比例最大达到171.3％，二者都随施加电压的增大而增大，且瞬时光功率脉冲必伴随着空间电场的跃升，因此，通过电场传感器测量得到电场变化与光电倍增管测量的电晕发光强度进行对比，从而说明电场传感器测量电晕剧烈程度的有效性。

附图说明

图1为电场与光脉冲对比图

图2为电场跃升与流注瞬时光功率的对应关系图

图3为不同电压下的瞬时光功率、电场跃升值图

具体实施方式

下面结合附图，对实施例作详细说明。

本发明采用多次重复施加幅值为84kV的操作冲击电压，测量电场跃升处的幅值ΔE，流注产生的紫外瞬时光功率的脉冲幅值ΔP，每次间隔一定的时间，保证放电过程中产生的空间电荷充分消散。

如图1所示，为电场与光脉冲对比图，统计ΔE与ΔP的幅值。

图2为电场跃升与流注瞬时光功率的对应关系图。由图2可以看出，在施加相同的标准操作冲击电压下，电场跃升值ΔE的变化幅值在18.1～34.9kV/m之内，电晕产生瞬时光功率ΔP的变化幅值在91～179.52pW。在进行的多次试验中，ΔP的增大都伴随着ΔE的增大，是因为流注产生空间电荷会引起空间电场的跃升，针电极头部流注发光越剧烈，其附近出现的强电荷群在空间建立的电场越大。

为了进一步说明电场跃升与电晕剧烈程度的变化规律，施加不同幅值的标准正极性操作冲击电压，电压幅值选择在70～90kV之间。在施加标准操作冲击电压过程中，为保证加压过程中产生的空间电荷可以完全消散，每次试验之间间隔足够的时间，得到如图3所示的散点图。