[发明专利]一种长空气间隙放电多物理量同步观测系统及方法

权利要求书

1.一种长空气间隙放电多物理量同步观测系统，包括电流测量装置、电场测量装置和纹影观测装置，电流测量装置的电流测量电阻串接在Marx冲击电压发生器与放电球之间，电场测量装置的电场测量传感器设置在放电球的放电长空气间隙之中，纹影观测装置的ICCD高速相机透过纹影获取装置设置在放电长空气间隙侧旁，其特征在于，在Marx冲击电压发生器旁设置有VHF天线，VHF天线输出连接一个示波器，VHF天线接收Marx冲击电压发生器球隙击穿升压所产生的VHF信号，示波器的触发器输出连接一个多通道数字延时触发器，多通道数字延时触发器的多个触发通道分别连接电流测量装置、电场测量装置和纹影观测装置，示波器的触发器输出根据接收的VHF信号发出同步信号，同步电流测量装置、电场测量装置和纹影观测装置的观测记录。

2.根据权利要求1所述的同步观测系统，其特征在于，电流测量装置、电场测量装置和纹影观测装置分别连接计算机用以存储同步观测记录信号。

3.根据权利要求1所述的同步观测系统，其特征在于，所述电流测量装置用于测量长空气放电间隙中高电位电极上的流注-先导转化电流波形，包括高电位采集模块和低电位接收模块，所述电流测量电阻连接一个同轴电阻衰减器，同轴电阻衰减器通过同轴电缆连接高电位采集模块，高电位采集模块连接低电位接收模块，其中的电流测量电阻是多电阻并联形成的无感采样电阻。

4.根据权利要求1所述的同步观测系统，其特征在于，所述高电位采集模块与低电位接收模块之间通过光电转换电路经光纤电缆以光电隔离传输方式连接。

5.根据权利要求1所述的同步观测系统，其特征在于，所述电场测量传感器是光电集成传感器，电场测量装置通过光纤电缆以光电隔离传输方式接收电场测量传感器的场强波形信号。

6.根据权利要求1所述的同步观测系统，其特征在于，所述纹影获取装置包括可调拓展光源、主透镜、可调刀口和成像物镜，主透镜分为第一透镜和第二透镜，第一透镜和第二透镜分别设置在放电长空气间隙相对两侧，可调拓展光源发出的光透过第一透镜穿过放电长空气间隙到第二透镜，第二透镜后面顺序设置所述可调刀口和所述成像物镜，可调刀口用以调节透光的多少，ICCD高速相机设置在成像物镜后面用以获取纹影光学图像。

7.一种基于权利要求1所述系统的同步观测方法，Marx冲击电压发生器通过多级球隙击穿升压达到放电球长空气间隙放电击穿电压，其特征在于，所述方法包括确定同步启动信号和启动电流测量装置、电场测量装置和纹影观测装置的同步观测记录，其中：

所述确定同步启动信号是：获取Marx冲击电压发生器球隙击穿时刻产生的VHF信号，用VHF信号触发示波器的触发器发出同步启动信号；

所述启动电流测量装置、电场测量装置和纹影观测装置的同步观测记录是：将同步启动信号在电场测量装置对长空气间隙的场强测量过程中作为初始记录时刻建立观测坐标，然后延时确定电流测量装置电流测量观测时刻，并以电流测量观测时刻同步启动纹影观测装置的ICCD高速相机对纹影获取装置的图像拍照，进而完成长空气间隙放电过程的电流、电场和纹影光学图像统一在一个坐标系中的同步比对观测。

8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述延时时间由场强出现最高点时刻确定。

9.根据权利要求7所述方法，其特征在于，由于所述VHF信号包括多级球隙击穿产生间断连续的多级VHF信号，因此，所述方法进一步包括调整发出同步启动信号时刻的步骤，包括：输入Marx冲击电压发生器球隙击穿的总级数，输入所要获取VHF信号的级数；当获取VHF信号为所输入级数出现的时刻，用此时刻的VHF信号触发示波器的触发器发出同步启动信号。

10.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述纹影获取装置包括可调拓展光源、主透镜、可调刀口和成像物镜，主透镜分为第一透镜和第二透镜，第一透镜和第二透镜分别设置在放电长空气间隙相对两侧，可调拓展光源发出的光透过第一透镜穿过放电长空气间隙到第二透镜，第二透镜后面顺序设置所述可调刀口和所述成像物镜，可调刀口用以调节透光的多少，ICCD高速相机设置在成像物镜后面用以获取纹影光学图像。