[发明专利]一种测量等离子体分布参数的方法、系统及装置

说明书

本发明涉及一种测量等离子体分布参数的方法、系统及装置，本发明提供的技术方案，通过获取断路器电弧等离子体产生的具有绝对强度信息的辐射光谱，之后根据所述辐射光谱中的光谱铜谱线，利用自蚀数据处理算法，得出等离子体密度分布参数与温度分布参数。本发明提供的技术方案，能够准确获得铜电极断路器电弧对电极烧蚀过程中的等离子体密度、温度参数分布，进而明确铜电极断路器电弧对电极烧蚀的影响。

技术领域

本发明涉及等离子体诊断技术领域，具体涉及一种测量等离子体分布参数的方法、系统及装置。

背景技术

目前的低、高压断路器中，常用铜作为电极材料，在断路器的短路开断过程中，电弧对电极的烧蚀作用将直接影响开关的开断性能和使用寿命。一方面，相比气体分子，铜电离能较低，电弧对电极烧蚀将使大量铜离子及电子进入电弧等离子体中，电弧被金属蒸汽杂质污染；另一方面，铜的辐射特性也对电弧冷却有一定影响。因此，为了优化开关电弧，对等离子体分布参数的测量必不可少。

而目前在铜粒子浓度较低时，假设等离子体为光学薄，使用一般的玻尔兹曼作图法即可获得等离子体温度特性。但是随着等离子体中铜密度的增加，等离子体条件从光学薄变为光学厚，等离子体温度测定必须考虑铜谱线自蚀现象(自蚀现象：由发射体向外辐射的谱线被其自身的原子所吸收，即由粒子上能级跃迁至下能级过程辐射的光子被附近下能级粒子重新吸收，而使谱线中心强度减弱甚至反转的现象)。自蚀现象具有光学厚度较厚、不完全符合局部热力学平衡假设的特点，因此要求光学厚度薄、局部热力学平衡假设的玻尔兹曼斜线法不适用于自蚀谱线分析。

因此，目前的对等离子体分布参数的测量，仅能对等离子体条件为光学薄时进行测量，无法应用在断路器为铜电极时，对断路器电弧等离子体分布参数的测量，通用性差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种测量等离子体分布参数的方法、系统及装置，以解决现有技术中无法应用在断路器为铜电极时，对断路器电弧等离子体分布参数的测量的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种测量等离子体分布参数的方法，包括：

获取断路器电弧等离子体产生的具有绝对强度信息的辐射光谱；

根据所述辐射光谱中的光谱铜谱线，利用自蚀数据处理算法，得出等离子体密度分布参数与温度分布参数。

优选的，所述利用自蚀数据处理算法，得出等离子体温度分布参数，包括：

获取预先设定的自蚀线谱测量输入值与初始温度分布；

基于自蚀线谱测量输入值与初始温度分布，确定最大温度分布；

判断所述最大温度分布与初始温度分布的差值是否小于预设值；

若是，则将所述最大温度分布作为初始温度分布，进行迭代计算；

若否，则将所述最大温度分布作为等离子体温度分布参数。

优选的，所述确定最大温度分布，包括：

根据所述初始温度分布，计算得出不均匀程度参数；

根据所述不均匀程度参数，计算得出谱线发射率；

根据谱线发射率与自蚀线谱测量输入值，计算得出最大温度分布。

优选的，所述计算得出不均匀程度参数，包括：

根据所述初始温度分布，计算得到参数η_j；

根据参数η_j，计算得出表征空间径向上积分量的参数Ω_j；

根据参数Ω_j，计算得出等离子体由于源函数递减导致总谱线辐射递减作用的不均匀程度参数M_∞；