[发明专利]一种短空气间隙离子风参数监测方法

权利要求书

1.一种短空气间隙离子风参数监测方法，其特征在于，所述方法包括以下两大步骤：

（一）、离子风头部运动速度的变化规律参数监测，包括如下步骤：

a. 计算离子风头部运动速度，由高速相机拍摄出多个离子团运动周期的图像，所述离子团运动周期为从锥电极第一次出现离子团出射开始，到离子团头部运动到球电极结束的时间段，离子风均速的计算公式如下：

（1）

（1）式中，：当前时刻的离子风头部运动速度，单位为；：高速相机在一个离子团运动周期内所拍摄的照片张数；：两个电极间的间隙距离，单位为；：高速相机的拍摄频率；

b.根据离子风在电场中的实际受力情况，通过方程式描述离子风头部运动状态：

（2）

（2）式中，：离子风头部总质量，单位为；：离子风头部受到的静电加速力，单位为；：受到的正向阻力，单位为；

（2）式中，按（3）式计算得出，按（4）式计算得出：

（3）

（4）

则，离子风头部总质量为：

（5）

其中，：离子风头部所处位置电场强度，单位为；：离子风头部在迁移碰撞中的等效体电荷密度，单位为；：离子风头部所受风阻的阻力系数，单位为；：离子风头部正电荷的荷质比，单位为；

将（3）式、（4）式、（5）式带入（2）式，可得线性非齐次微分方程：

（6）

将（6）式带入边界条件：

（7）

式（7）中，、为高速相机连续拍摄的相邻两张照片的对应时刻，单位为；、为高速相机连续拍摄的相邻两张照片中离子风的头部在对应时刻、下的位置，单位为m；

即可得到从至时刻的离子风曲线，综合各段曲线即可获得离子风的迁移运动规律；

（二）、离子风光电脉冲信号参数监测，包括如下步骤：

a.连接检测设备，通过电流采样装置检测形成离子风的电流脉冲信号，通过高速拍摄系统对离子风进行拍摄，所述高速拍摄系统包括纹影仪和高速相机，通过纹影仪配合高速相机对离子风进行拍摄；

b.连接触发设备，将光检测传感器对准离子风运动轨迹，用于检测离子风的发光强度，设置光检测传感器的触发阈值，当所述光检测传感器所接收的光信号大于所述触发阈值时，所述光检测传感器的开关量输出接点闭合，以控制所述电流采样装置和所述高速拍摄系统的启动；

c.同步记录产生离子风的电流脉冲信号和离子风的光脉冲信号，通过直流电压激发锥电极和球电极产生离子风，当离子风的光脉冲信号超过触发阈值时，所述光检测传感器的开关量输出接点即闭合，以控制所述电流采样装置和所述高速拍摄系统启动；当离子风的光脉冲信号低于触发阈值时，所述光检测传感器的开关量输出接点即断开，以控制所述电流采样装置和所述高速拍摄系统停止，从而使所述电流采样装置和所述高速拍摄系统同步工作，以同步产生并记录电流脉冲信号和光脉冲信号；

d. 离子风光电脉冲信号参数监测，将步骤c中所同步记录的电流脉冲信号强度和光脉冲信号强度进行对比，即可得出离子风光电脉冲信号参数。

2.根据权利要求1所述的一种短空气间隙离子风参数监测方法，其特征在于：所述离子风头部运动速度的变化规律参数监测步骤的a步骤中，由高速相机拍摄出15～20个离子团运动周期的图像。

3.根据权利要求1所述的一种短空气间隙离子风参数监测方法，其特征在于：所述离子风光电脉冲信号参数监测步骤中所采用的光检测传感器为光电倍增管。