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介质拦截放电体系中典型非线性斑图的兑现及特征切磋

发布时间:2019-01-24 01:07:00 文章来源:江苏理工学院    

寇倩 刘伟波 武洪雨

摘 要:斑图放电是介质拦截放电体系中呈现的一种典型非线性放电表象。文章选取特殊设计的氧化铟锡(ITO)电极装配,在氛围和氩气的夹杂气体中议决介质拦截放电获得了两种典型的斑图体例:超四边形斑图和条纹斑图。行使示波器得到了两种斑图的电流电压波形图,并剖析了各自的放电特征。

关头词:介质拦截放电;非线性斑图;放电电极;放电特征

中图分类号:O461 文献标志码:A 文章编号:2095-2945(2018)29-0037-02

Abstract: Pattern discharge is a typical nonlinear discharge phenomenon in dielectric barrier discharge (DBD) system. using a specially designed indium tin oxide (ITO) electrode device, two typical patterns, hyperquadrilateral pattern and stripe pattern, were obtained by dielectric barrier discharge (DBD) in the mixture of air and argon gas. The current and voltage waveforms of the two patterns are obtained by means of oscilloscope, and the discharge characteristics of the two patterns are analyzed.

Keywords: dielectric barrier discharge; nonlinear pattern; discharge electrode; discharge characteristics

1 概述

介质拦截放电是有绝缘介质插入放电空间的一种非均衡气体放电[1],它除了在工业中应用普遍外(好比应用在臭氧制备、聚合物外面改性、杀菌消毒、混浊把握等范畴),还作为一种典型的非线性动力学体系,存在着雄厚的时空非线性行为[2]。当外加交流电压足够高时,电极间的气体即可被击穿,发生无数条微放电通道,从而形成放电。若是放电通道颠末自组织形成具有必然纪律的几何图形,即被称为斑图放电。斑图放电属于典型的非线性行为。

因为介质拦截放电体系中发生的斑图类型多,并且斑图自己可以发亮,能够议决电学要领和光学要领利便的切磋斑图的性质,是以介质拦截放电体系是当前切磋非线性斑图表象最为热点的体系。切磋斑图放电表象必要用到透明的放电电极,国内的董丽芳小组选取水电极,窥察到了四边形、六边形、圆环等各异形状的斑图放电类型,并行使种种电学光学手腕,切磋了斑图的放电特征和非线性特性[3][4]。本文中我们将选取特殊设计的氧化铟锡(ITO)电极,在介质拦截放电体系中发生斑图,并行使示波器剖析它的放电特性。

2 尝试体系

2.1 ITO电极设计

放电电极是介质拦截放电体系中的焦点局部。因为要透过放电电极观测并切磋放电斑图的样貌及性质,必要使两个放电电极中的至少一个为透明,并许可发亮斑图发出的光可以大局部透过。图1给出了我们设计的ITO电极的布局示意图,包罗上电极、表层介质板、基层介质板、下电极。个中上电极选取厚度为0.5mm、边长为60mm的透明的正方形ITO导电膜,表层介质板选取厚度为1.5mm、边长为60mm的正方形石英玻璃板,基层介质板选取厚度为2mm、边长为60mm的正方形石英玻璃板,下电极选取厚度为1mm、边长为40mm的正方形铜片。上电极沉积在表层介质板上,基层介质板与下电极之间议决硅胶粘连在一同,表层介质板与基层介质板之间留有漏洞作为放电区域。表层介质板和基层介质板平行安排,其间距能够进行调度。因为上电极及表层介质板都选取透明的质料设计,可以在上电极的上方利便的观测发生的发亮斑图,是以该设计能够行使光学要领利便的切磋所发生发亮斑图的性质。

2.2 尝试体系图

尝试体系首要包罗ITO电极、密闭的反响容器、高压电源、示波器和数码相机,如图2所示。ITO电极放于有机玻璃制成的密闭反响容器中,能够在密闭容器中兑现对气压、气体含量等尝试前提的调度和变化。当高压电源的电压升高到必然值时,放电能够在图中的放电区域内产生。因为ITO电极及反响容器都是透明的,介质拦截放电发出的光能够透射出来,其放电照片能够议决数码相机得到。示波器用来得到放电的电流电压波形图。

3 尝试表象及评论辩论

因为斑图是一种典型的非线性表象,它的发生及转化与尝试前提亲昵有关[5]。议决变化放电前提,能够兑现各异种类的斑图放电体例。文中给出了两种典型的斑图:超四边形斑图和条纹斑图,并简略剖析各自的放电特征。

3.1 超四边形斑图

超四边形斑图是由大点和小点组成的两套四边形子布局相互嵌套而成的超点阵斑图体例。当放电前提为:表层介质板和基层介质板间距为2mm,放电区域为边长25mm的正方形,放电气体为氩气和氛围夹杂气体,个中氩气含量为97%,气体压强为1atm,高压交流电源电压值为5.1kV,放电频率为52kHz,可发生超四边形斑图。图3给出了超四边形斑图的放电照片及用示波器勘测出的电流电压波形图。能够发现,一个电压半周期(即对应电压脉冲图中的半个周期)中有2个较着的电流脉冲,还有一些包络。进一步窥察能够发现,个中1个电流脉冲和包络呈现在电压的上升沿,另1个电流脉冲呈现在电压降落沿。

3.2 条纹斑图

当放电前提为:表层介质板和基层介质板间距为1.8mm,放电区域为边长30mm的正方形,放电气体为氩气和氛围夹杂气体,个中氩气含量为95%,气体压强为0.8atm,高压交流电源电压值为4.9kV,放电频率为53.5kHz,可发生条纹状的斑图。图4是条纹斑图的放电照片及用示波器勘测出的对应的电流电压波形图。能够发现,一个电压半周期中会呈现3个较着的电流脉冲,个中2个呈现在电压上升沿(前面1个电流强度大,后面1个电流强度小),别的1个呈现在电压降落沿。

4 告终语

本文设计了基于ITO电极的介质拦截放电装配,在氛围和氩气的夹杂气体中议决气体放电获得了两种典型的斑图体例:超四边形斑图和条纹斑图。并行使示波器剖析了斑图的基本放电特征。切磋了局对领会介质拦截放电体系的非线性特点,揭示斑图的非线性纪律都有必然的意义。

参考文献:

[1]王新新.介质拦截放电及其应用[J].高电压技艺,2009,35(01):1-11.

[2]张佼.大气压介质拦截放电中的时空非线性行为模仿切磋[D].大连理工大学,2014.

[3]刘伟波,董丽芳.介质拦截放电中齐心圆环斑图的发生机理[J].物理学报,2015,64(24):266-272.

[4]董麗芳,张新普,张超,等.选取高速照相机切磋介质拦截放电超四边形斑图的时空布局[J].高电压技艺,2014,40(04):1229-1234.

[5]欧阳颀.非线性科学与斑图动力学导论(初版)[M].北京:北京大学出书社,2010.

科技立异与应用 2018年29期

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