[发明专利]一种短空气间隙离子风参数监测方法

摘要

本发明公开了一种短空气间隙离子风参数监测方法，属于短空气间隙离子风参数监测技术领域，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：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，即可得到从tn至tn+1时刻的离子风X‑t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；b.连接触发设备；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；d.离子风光电脉冲信号参数监测。该方法具有较高的检测精度与较强的灵敏度，拥有较大的工程实际应用价值。

主权项

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v均速的计算公式如下：(1)式中，v：当前时刻的离子风头部运动速度(单位m/s)；n：高速相机在一个离子团运动周期内所拍摄的照片张数；d：两个电极间的间隙距离(单位mm)；f：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)式中，M：离子风头部总质量(单位kg)；Fe：离子风头部受到的静电加速力(单位N)；Fs：受到的正向阻力(单位N)；(2)式中，Fe按(3)式计算得出，Fs按(4)式计算得出：Fe＝K1πW2L·E  (3)则，离子风头部总质量M为：M＝K1K3πW2L  (5)其中，E：离子风头部所处位置电场强度(单位V/m)，K1：离子风头部在迁移碰撞中的等效体电荷密度(C/m3)；K2：离子风头部所受风阻的阻力系数(kg·m‑1·s‑1)；K3：离子风头部正电荷的荷质比(单位kg/C)；将(3)式、(4)式、(5)式带入(2)式，可得线性非齐次微分方程：将(6)式带入边界条件：(7)式中，tn、tn+1为高速摄像机连续拍摄的相邻两张照片的对应时刻(单位s)；即可得到从tn至tn+1时刻的离子风X‑t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摄像机，通过纹影仪配合高速摄像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与停止；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。