[发明专利]一种气流调控下的介质阻挡放电特性的测量系统和方法

说明书

一种气流调控下的介质阻挡放电特性的测量系统及方法，包括DBD发生装置；DBD发生装置包括相连接的DBD平板电极单元和电流测量单元；DBD平板电极单元包括上电极和绝缘介质；绝缘介质包括第一石英玻璃和第二石英玻璃，第一石英玻璃覆盖于上电极表面，第二石英玻璃中心镀有ITO镀层；气流控制系统用于调控高压电极表面气流流速；电源系统与光学测量系统相连。本发明可以对气流流速精确控制，做到气流对电极的全覆盖性，可实现气流流速、气隙、电压、频率等多参数的可调节，并可记录任意周期内任意时刻放电电流及表面图像，测量分辨率高，有助于从放电特性和表面放电图像角度，对介质阻挡放电形态的转变规律进行深入的机理性研究。

技术领域

本发明属于介质阻挡放电领域，涉及一种气流调控下的介质阻挡放电特性的测量系统和方法。

背景技术

在工业应用中，介质阻挡放电(DBD)是最常见的一种放电类型。这种形式的放电需要在电极表面覆盖阻挡介质，很容易在大气压下产生低温非平衡等离子体。此外，阻挡放电可以以较低的功率消耗产生大量活性粒子，如热电子、自由基以及可见光和紫外范围的光子等。鉴于以上原因，DBD在热敏材料表面改性处理、生物和医学领域具有无可替代的优势，在臭氧合成、等离子体助燃和照明等领域也得到了广泛应用。大气压介质阻挡放电的实现不需要昂贵的真空设备，可以为很多工业应用节省大量成本，同时又具有上述优势，因而引起了学术界和工业界的广泛关注，是气体放电领域的研究热点之一。

气流在电气设备的使用过程中是常见的外部因素，然而气流会直接影响到气隙放电的模式、特性、强度以及放电位置和稳定性等。众多研究结果显示，不同的气隙高度中气流能够使得放电变的更加均匀。目前，普遍认为气流对放电特性的改变主要集中体现在两个方面：第一个方面，气流能够改变气隙中各种带电粒子的分布。部分学者认为氮气气流能够促进带电粒子在放电气隙中的均匀分布，并且延长了亚稳态粒子的寿命。也有学者认为气流加速了介质表面浅陷阱中的粒子脱陷，为放电提供了种子电子致使击穿电压降低，抑制了放电发展为流注放电,从而保证放电的均匀性。与此同时也能够削弱放电强度，导致放电熄灭。

目前的测量方法中，很难保证电极的平行，从而影响气流的精确控制，难以保证气流流向的一致性，容易在电极内部形成涡旋或者无法做到电极的全覆盖。对放电图像的测量主要集中在侧面，对表面形态的动态测量难以达到高分辨率的动态测量。目前广泛用于图像拍摄的ICCD只能单次拍摄单张，难以观察单个周期内不同时刻的放电形态变化。有关气流对介质阻挡放电的影响研究主要由低频交流和直流电压电源驱动，关于高频交流电压下气流对介质阻挡放电的影响尚缺乏系统的测量方法。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种气流调控下的介质阻挡放电特性的测量系统和方法。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种气流调控下的介质阻挡放电特性的测量系统，包括DBD发生装置、实验腔体、气流控制系统、电源系统以及光学测量系统；其中，DBD发生装置设置在实验腔体内；

DBD发生装置包括DBD平板电极单元和电流测量单元；其中，DBD平板电极单元与电流测量单元相连；

DBD平板电极单元包括上电极、绝缘介质和气隙垫片；上电极包括高压电极；

绝缘介质包括第一石英玻璃和第二石英玻璃，其中，第一石英玻璃覆盖于上电极表面，第二石英玻璃中心镀有ITO镀层，第一石英玻璃和第二石英玻璃之间设置气隙垫片；

气流控制系统用于调控高压电极表面气流流速；

电源系统包括高频等离子体发生电源、示波器以及数字延时发生器；高频等离子体发生电源与DBD发生装置相连，DBD发生装置与示波器相连，示波器与高频等离子体发生电源相连；

高频等离子体发生电源还与数字延时发生器相连，数字延时发生器与光学测量系统相连。