一种介质阻挡放电中表面电荷动态分布测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种介质阻挡放电中表面电荷动态分布测量装置，属于介质阻挡放电领域，涉及介质阻挡放电电极结构设计，它包括放电单元、玻璃腔体、放电单元固定部件和放电装置支撑部件；所述放电单元由高压电极、测量电极、地电极和表面电荷测量单元以及一些绝缘件构成，这些部件通过螺栓紧密固定在一起；所述玻璃腔体上开有两个观察窗，便于对放电中产生的表面电荷、放电光谱以及放电图像进行观测；所述放电单元固定部件用于将放电单元固定在玻璃腔体上；放电装置支撑部件用于对整个放电装置进行支撑。本实用新型专利技术具有体积小和测量误差小等优势，在测量介质阻挡放电中表面电荷动态分布的同时，还可以对其它相关放电参数进行准确测量。

A device for measuring surface charge dynamic distribution in dielectric barrier discharge

The utility model discloses a device for measuring the dynamic distribution of surface charge in dielectric barrier discharge, which belongs to the field of dielectric barrier discharge, and involves the design of dielectric barrier discharge electrode structure. It includes discharge unit, glass cavity, discharge unit fixed part and discharge device support unit. The electrode, the ground electrode and the surface charge measurement unit, and some insulation components, are tightly fastened together by the bolts; the glass cavity has two observation windows to facilitate the observation of the surface charge, the discharge spectrum and the discharge image produced in the discharge; the discharge unit fixed part is used for the discharge. The discharge unit is fixed on the glass cavity, and the supporting device of the discharge device is used for supporting the whole discharge device. The utility model has the advantages of small volume and small measurement error. It can measure the dynamic distribution of surface charge in dielectric barrier discharge, and can also accurately measure the other related discharge parameters.

【技术实现步骤摘要】
一种介质阻挡放电中表面电荷动态分布测量装置
本技术属于介质阻挡放电领域，涉及一种介质阻挡放电中表面电荷动态分布测量装置。
技术介绍
目前，平板电极结构下的介质阻挡放电是产生低温等离子体的重要方式。实际的工业应用需要介质阻挡放电工作在均匀放电模式下，进而产生大量均匀的等离子体或对材料表面进行改性而不对材料造成损伤。介质阻挡放电在低气压下很容易实现均匀放电，但由于实现低气压所需的额外设备会增加实际工业应用的成本，因此研究实现大气压下介质阻挡均匀放电的有效途径及其产生机理对于工业应用具有重要意义。表面电荷对介质阻挡放电的放电形态和均匀性具有重要影响。表面电荷效应的研究是大气压介质阻挡均匀放电研究的重要方面。在表面电荷效应的研究中，需要测量表面电荷动态分布，同时还要对放电光谱、放电图像和放电电流等多种放电参量进行测量。利用平板电极进行介质阻挡放电时，平板电极之间的平行度对表面电荷观测影响较大，因此在观测放电中表面电荷动态分布时，电极结构的平行度需要达到很高的精度。此外，很多科研人员将设计的放电结构放于金属腔体内进行放电实验，通过腔体的窗口观测放电过程中的光谱和放电图像等信息。由于电极在腔体内和窗口有较大的距离，因此观测到的光强会受到较大影响。某些放电形态下，放电电流脉冲的脉宽只有几十纳秒，采用一般的电流线圈或电阻进行电流测量误差较大。为了对放电机理进行深入研究，整个装置还要能够对电极结构侧面和地面的放电图像以及放电过程中的发射光谱进行观测。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷或不足以及研究的具体需求，本技术的目的在于提供一种介质阻挡放电中表面电荷动态分布测量装置，在测量介质阻挡放电中表面电荷动态分布的同时，还可以对放电电流波形、侧面和底面的放电图像以及放电过程中的发射光谱进行准确测量。为了达到上述目的，本技术采用以下技术方案。一种介质阻挡放电中表面电荷动态分布测量装置，包括放电单元、玻璃腔体、放电单元固定部件和放电装置支撑部件；所述放电单元由高压电极、测量电极、地电极和表面电荷测量单元以及绝缘固定部件构成，固定部件按照高压电极固定部件、表面电荷测量单元固定部件、绝缘件和地电极的顺序，通过由绝缘材料做成的螺栓紧密固定在一起，表面电荷测量单元与绝缘件直接接触，并由表面电荷测量单元固定部件进行固定，表面电荷测量单元固定部件与绝缘件胶合在一起，测量电极通过与绝缘件的过盈配合进行固定；所述玻璃腔体上开有进气口、出气口，便于通入气体放电用的惰性气体，玻璃腔体上开有两个观察窗，便于对放电中介质的表面电荷、放电光谱以及底面和侧面的放电图像进行观测；所述放电单元固定部件用于将放电单元固定在玻璃腔体上；放电装置支撑部件用于对整个放电装置进行支撑。玻璃腔体上的观察窗的材料为石英玻璃，观察窗的固定利用盖板实现，玻璃腔体上安装有航空插头，用于电流测量线和地线的引出，玻璃腔体上的进气口的中心正对放电间隙，玻璃腔体上的侧面观察窗的中心正对放电单元气体间隙，底面观察窗的中心和放电单元底面中心重合。放电单元中的表面电荷测量单元由BSO晶体、BK7玻璃和ITO透明电极构成，放电单元中的绝缘件均采用尼龙材料做成，放电单元和玻璃腔体耦合在一起，放电单元固定部件将放电单元固定在玻璃腔体内，放电单元的底部不和玻璃腔体发生接触。放电电流的测量通过测量四个中心对称放置的并联电阻两端的电压来实现。放电单元中的测量电极和地电极上的螺丝为导体，除此之外的放电装置内的螺丝和螺栓均为绝缘体。用于将高压引入腔体的导体杆和玻璃腔体上盖板之间密封，导体杆的各个拐角处有倒角。所述高压电极固定部件开有一个宽度为20mm，凹槽的深度即为放电的气隙高度。采用了以上技术方案，本技术有如下有益效果。本技术最大限度减小了腔体的大小，有利于减小单次实验的惰性气体用量，缩短了实验周期，减少实验成本。本技术提高了放电电流和发射光谱的观测精度。测量电流用的四个电阻用螺丝固定在测量电极和地电极之间，地线和电流测量线通过螺丝固定在电极上，便于安装和拆卸。本技术的观察窗离放电区域更近，观测到的光强更强，有利于得到真实的实验结果。本技术实现了电光晶体和平板电极结构的耦合，有利于表面电荷的观测。此外，本技术还实现了放电单元和玻璃腔体的耦合，减小了放电装置的体积。本技术通过保证高压电极固定部件凹槽的加工精度，提高了电极之间的平行度，进而保证了表面电荷的观测效果。本技术在测量介质阻挡放电中表面电荷动态分布的同时，还可以对其它放电参数进行准确测量，有助于对大气压介质阻挡放电在不同条件下的放电形态演变规律及其形成机理开展深入的机理性研究。本技术具有体积小、观测参量多和测量误差小等优势。附图说明以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明。图1为技术的整体结构示意图。图2为图1中a处的不同方位效果图。图3为图1中a处的放大分解图。图4为图1中2处的放大图。其中，1-玻璃腔体上盖板；2-玻璃腔体；3-放电装置支撑架；4-放电单元固定部件；5-放电单元固定部件；6-导体杆；7-侧面观察窗盖板；8-底面观察窗盖板；9-侧面观察窗；10-底面观察窗；11-航空插头；12-电流测量线接口；13-地线接口；14-高压电极；15-高压电极固定部件；16-表面电荷测量单元；17-表面电荷测量单元固定部件；18-绝缘件；19-测量电极；20-地电极；21-电阻；22-出气口；23-侧面观察口；24-出气口；25-底面观察口；26-航空插头接口；27-进气口；a-放电单元。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详细描述：参照附图所示，一种介质阻挡放电中表面电荷动态分布测量装置，包括放电单元、玻璃腔体、放电单元固定部件和放电装置支撑部件。所述玻璃腔体体积小，规格尺寸仅为95×105×65mm，刚好能容纳下放电单元和必要的支撑固定部件，有利于减少实验中的惰性气体用量，短时间内即可实现腔体内气体的均匀分布，大大缩短实验时间。所述放电单元被两个放电单元固定件夹持，使得其平面和腔体底面平行，放电单元与腔体之间通过螺栓进行连接固定；所述放电单元支撑部件之间通过四个螺栓进行固定，四个螺栓保证了放电单元可以被两个支撑部件完全加紧；所述玻璃腔体与放电装置支撑部件之间，通过螺栓进行固定连接。进一步，所述放电单元包括了高压电极、高压电极固定部件、表面电荷测量单元、表面电荷测量单元固定部件、绝缘件、地电极、测量电极、测量电阻等。所述高压电极被高压电极固定部件固定，在气隙中只露出底面，使放电仅发生在高压电极底面和地电极之间，形成平板放电电极结构。所述高压电极固定部件开有一个宽度为20mm，深度为几毫米的凹槽。凹槽的深度即为放电的气隙高度。凹槽的加工精度很容易保证，因此电极之间具有较高的平行度，有利于表面电荷的准确测量。凹槽只能加工成固定深度。如果需要改变气隙高度，需要加工不同凹槽深度的多个高压电极固定部件。通过更换该固定部件来改变气隙高度。所述表面电荷测量单元由BSO晶体、BK7玻璃、ITO透明电极构成。BSO晶体的尺寸为20×20×0.16mm、BK7玻璃的尺寸为20×20×0.8mm。实验时，利用BSO晶体的Pockels效应可以实现对放电过程中介质表面电荷二维分布的动态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种介质阻挡放电中表面电荷动态分布测量装置，其特征在于，包括放电单元、玻璃腔体、放电单元固定部件和放电装置支撑部件；所述放电单元由高压电极、测量电极、地电极和表面电荷测量单元以及绝缘固定部件构成，固定部件按照高压电极固定部件、表面电荷测量单元固定部件、绝缘件和地电极的顺序，通过由绝缘材料做成的螺栓紧密固定在一起，表面电荷测量单元与绝缘件直接接触，并由表面电荷测量单元固定部件进行固定，表面电荷测量单元固定部件与绝缘件胶合在一起，测量电极通过与绝缘件的过盈配合进行固定；所述玻璃腔体上开有进气口、出气口，便于通入气体放电用的惰性气体，玻璃腔体上开有两个观察窗，便于对放电中介质的表面电荷、放电光谱以及底面和侧面的放电图像进行观测；所述放电单元固定部件用于将放电单元固定在玻璃腔体上；放电装置支撑部件用于对整个放电装置进行支撑。

【技术特征摘要】
1.一种介质阻挡放电中表面电荷动态分布测量装置，其特征在于，包括放电单元、玻璃腔体、放电单元固定部件和放电装置支撑部件；所述放电单元由高压电极、测量电极、地电极和表面电荷测量单元以及绝缘固定部件构成，固定部件按照高压电极固定部件、表面电荷测量单元固定部件、绝缘件和地电极的顺序，通过由绝缘材料做成的螺栓紧密固定在一起，表面电荷测量单元与绝缘件直接接触，并由表面电荷测量单元固定部件进行固定，表面电荷测量单元固定部件与绝缘件胶合在一起，测量电极通过与绝缘件的过盈配合进行固定；所述玻璃腔体上开有进气口、出气口，便于通入气体放电用的惰性气体，玻璃腔体上开有两个观察窗，便于对放电中介质的表面电荷、放电光谱以及底面和侧面的放电图像进行观测；所述放电单元固定部件用于将放电单元固定在玻璃腔体上；放电装置支撑部件用于对整个放电装置进行支撑。2.根据权利要求1所述的一种介质阻挡放电中表面电荷动态分布测量装置，其特征在于，玻璃腔体上的观察窗的材料为石英玻璃，观察窗的固定利用盖板实现，玻璃腔体上安装有航空插头，用于电流测量线和地线的引出，玻璃腔体上的进气口的中心正对放电间隙，玻璃腔体上的侧面观察窗的中心正...

【专利技术属性】
技术研发人员：马鑫哲，孟永鹏，杜燕，杨鑫，吴锴，成永红，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61