[发明专利]一种先导放电起始阶段通道气体瞬态温度测量系统和方法

权利要求书

1.一种先导放电起始阶段通道气体瞬态温度时域连续测量系统，其特征在于，所述系统包括：

沿光路方向依次设置的LED光源、光学组件和图像获取单元；

高压电极，其用于在所述光学组件的透镜区域产生单根垂直于地面发展的初始先导放电通道，所述高压电极的端部设有1mm长的尖端；

所述光学组件包括沿光路方向依次设置的聚光透镜、匀光片、方形狭缝、准直透镜、汇聚透镜、刀口和滤光片，所述高压电极在所述准直透镜和所述汇聚透镜之间的区域产生单根垂直于地面发展的初始先导放电通道；

外部触发脉冲形成电路，其用于产生两路同步脉冲信号，对所述LED光源和所述图像获取单元进行同步触发，使所述LED光源的发光频率和所述图像获取单元的拍摄速度同步，以在所述LED光源发出频闪光的同时，所述图像获取单元连续拍摄所述频闪光经所述初始先导放电通道发生偏折后形成的多张定量纹影图像。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述外部触发脉冲形成电路的输出端分别通过光/电转换模块与所述LED光源和所述图像获取单元连接。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括示波器，其用于测量施加于所述高压电极的冲击电压波，所述外部触发脉冲形成电路的输入端与所述示波器连接。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述匀光片设于所述方形狭缝上，所述方形狭缝设于所述准直透镜的焦点位置，所述刀口设于所述汇聚透镜的焦点位置。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像获取单元为高速摄像机，所述高速摄像机上设有焦距可调的长焦镜头，所述滤光片设于所述长焦镜头上。

6.一种利用如权利要求1-5中任一项所述的系统进行长空气间隙先导放电起始阶段通道气体瞬态温度时域连续测量方法，其特征在于，所述方法包括：

对LED光源和图像获取单元进行同步触发，使LED光源的发光频率和图像获取单元的拍摄速度同步，以在所述LED光源发出频闪光的同时，所述图像获取单元连续拍摄所述频闪光经初始先导放电通道发生偏折后形成的多张定量纹影图像；

对所述多张定量纹影图像中的一张，根据图像灰度反演所述频闪光经所述初始先导放电通道中对应横截面上沿径向的多个采样点对应的偏折角大小，根据偏折角大小确定该横截面上的气体瞬态温度的径向分布；

重复上述过程对所述多张定量纹影图像中的其他定量纹影图像进行分析计算，确定所述初始先导放电通道中的其他横截面的气体瞬态温度的径向分布，得出所述初始先导放电通道中气体瞬态温度的轴向分布；

通过连续分析所述多张定量纹影图像，确定所述初始先导放电通道气体瞬态温度径向分布和轴向分布的时域演化规律。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对LED光源和图像获取单元进行同步触发，包括：

对外部触发脉冲形成电路进行触发，使其产生两路相同频率和占空比的方波信号，通过两路所述方波信号对所述LED光源和所述图像获取单元进行触发；

比较所述LED光源的发光频率信号和所述图像获取单元的实际曝光时钟脉冲信号，确定所述LED光源的发光频率与所述图像获取单元的拍摄周期是否同步。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述初始先导放电通道为：

将正极性冲击电压施加于端部优化的高压电极上，产生的单根垂直于地面发展的初始先导放电通道。