[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

说明书

本发明公开了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和方法，该系统包括：沿光路方向依次设置的LED光源、光学组件和图像获取单元；高压电极用于在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；外部触发脉冲形成电路用于产生两路同步脉冲信号，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，本发明的有益效果为：通过利用脉冲驱动LED光源和高速摄影技术，实现了先导放电起始阶段定量纹影图像的时域连续拍摄，解决了传统恒功率LED光源驱动的定量纹影系统无法兼顾时间、空间分辨率而导致无法获取放电通道气体瞬态温度的难题。

技术领域

本发明涉及高电压长间隙放电等离子体诊断技术领域，具体而言，涉及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和方法。

背景技术

对于从首次流注起始到稳定先导起始前的先导放电起始阶段，气体温度升高后，会引起结合电离、负离子脱附以及激发态分子的淬灭反应等多种复杂电离机制的加入，从而使得通道电子密度出现显著上升，导致先导放电起始。因此开展先导放电起始阶段通道气体温度时域演化规律的测量研究对于深入理解先导放电形成的物理机制具有重要意义。但先导放电通道形成时间和发展路径均存在很强的分散性，且通道气体温度呈现显著的瞬态特征，现有等离子体温度诊断方法均不适用于先导放电起始阶段通道气体瞬态温度时域连续测量。

发明内容

为解决目前放电等离子体温度诊断方法无法适用于长空气间隙先导放电起始阶段通道气体瞬态温度的时域连续测量的问题，本发明的目的在于提供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和方法。

本发明提供了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，该系统包括：

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；

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。

作为本发明进一步的改进，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。

作为本发明进一步的改进，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。

作为本发明进一步的改进，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。

作为本发明进一步的改进，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。

作为本发明进一步的改进，所述高压电极的端部设有1mm长的尖端。

作为本发明进一步的改进，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。

本发明还提供了一种先导放电起始阶段通道气体瞬态温度时域连续测量方法，该方法包括：

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；