一種多功能氣體放電與等離子體電弧檢測裝置制造方法及圖紙

一種多功能氣體放電與等離子體電弧檢測裝置，該裝置包括多功能氣體放電單元和等離子體電弧檢測單元；多功能氣體放電單元包括：封閉室、測試電極、加溫電極、氣體充放與回收器、電磁場發生器和電弧氣吹模塊；等離子體電弧檢測單元包括：傳感器模塊、信號轉換模塊、中央處理器和上位機。利用該裝置可以根據實驗要求，組合不同的實驗條件進行真空與加壓、一種氣體與多種氣體混合氣體、不同形狀電極放電、常溫與高溫等不同溫度、靜態氣體放電與流動氣體放電及旋轉流動氣體放電、外加電磁場條件下的氣體放電實驗，并可以對不同條件下的實驗所得的電弧性能相關的物理量進行全面采集和分時獨立采集。

Multifunctional gas discharge and plasma arc detecting device

A multifunctional gas discharge and plasma arc device, the device comprises a unit multifunctional gas discharge unit and plasma arc detection; multifunctional gas discharge unit comprises a closed chamber, the test electrode, heating electrodes, gas discharge and recovery device, electromagnetic field generator and arc blowing module; plasma arc detection unit comprises a sensor module, signal conversion module, a central processor and a host computer. The device can according to the experimental requirements, the combination of different experimental conditions for vacuum and pressure, a variety of gas and mixed gas, different shapes, electrode discharge at normal temperature and high temperature in different temperature, static gas discharge and gas discharge flow and rotational flow of gas discharge, plus gas discharge experiments of electromagnetic field conditions, and can be experimental results under different conditions of the arc performance related physical quantity comprehensive collection and time independent collection.

【技術實現步驟摘要】
一種多功能氣體放電與等離子體電弧檢測裝置
：本專利技術屬于斷路器技術、氣體放電技術和電弧檢測
，具體涉及一種多功能氣體放電與等離子體電弧檢測裝置。
技術介紹
：等離子體電弧會在高壓斷路器動作時產生，對斷路器觸頭有燒蝕等影響，為改善電弧對斷路器的影響以及改善斷路器的開關性能，需要對宏觀電弧的理論描述和對控制電弧、熄滅電弧的電弧理論研究，提供科學的理論指導。但以往對等離子體電弧的研究，大多是在某些限定條件下進行研究，而且大多是基礎物理研究，條件比較單一，不能夠全面的對等離子體電弧進行分析，例如在真空條件下的等離子體電弧研究，穩定燃燒的等離子體電弧研究等單一條件下的研究，檢測方法也比較單一，例如穩定燃燒時的電流電壓檢測等檢測方法研究。由于電弧產生于復雜的物理環境中，影響條件比較多，單一條件下對電弧的研究不能夠客觀實際的對電弧作出準確的描述，對電弧產生條件，如不同間隙、不同電極形狀、不同氣體介質、氣壓條件、溫度條件、流速條件、電磁場條件等多種條件，由于其條件的相互耦合，關系復雜，還沒有做過全面完整的獨立實驗和耦合實驗與分析。
技術實現思路
：針對現有技術存在的不足，本專利技術提供了一種多功能氣體放電與等離子體電弧檢測裝置。本專利技術的技術方案：一種多功能氣體放電與等離子體電弧檢測裝置，包括：多功能氣體放電單元和等離子體電弧檢測單元；所述多功能氣體放電單元，包括：封閉室、測試電極、加溫電極、氣體充放與回收器、電磁場發生器和電弧氣吹模塊；所述封閉室為封閉的圓柱桶形結構，采用透明材料，在封閉室外表面涂敷抑制沿面閃絡的涂料，且在封閉室外表面直視電弧的位置對稱設置多對不加以涂敷的觀察窗口；所述封閉室設置有可封閉的進氣口端和可封閉的出氣口端；封閉室內腔近進氣口端位置安裝加溫電極；封閉室內腔近出氣口端位置安裝測試電極；封閉室可封閉的進氣口端與氣體充放與回收器相連通；所述電磁場發生器的磁極對和電極對分布置于測試電極四周；所述電弧氣吹模塊置于測試電極和加溫電極之間，電弧氣吹模塊為以下兩種結構形式之一：第一種結構形式的電弧氣吹模塊包括漏斗形噴口和變速管，變速管的一端接近測試電極，并與測試電極之間留有間隙，變速管的另一端與漏斗形噴口的窄端相連通，漏斗形噴口的寬口靠近加溫電極，并與加溫電極之間留有間隙；第二種結構形式的電弧氣吹模塊包括旋轉通道雙層漏斗形噴口和變速管，變速管的一端接近測試電極，并與測試電極之間留有間隙，變速管的另一端與旋轉通道雙層漏斗形噴口的窄端相連通，旋轉通道雙層漏斗形噴口的寬口靠近加溫電極，并與加溫電極之間留有間隙；所述雙層漏斗形噴口由第一層噴口、第二層噴口和螺旋管道組成；所述第一層噴口寬口與第二層噴口寬口大小一致；所述第一層噴口套裝在第二層噴口內，第一層噴口寬口處和第二層噴口寬口處過盈連接；所述第二層噴口寬口處緊貼桶壁；所述第一層噴口窄端和第二層噴口窄端通過螺旋管連接；所述等離子體電弧檢測單元，包括傳感器模塊、信號轉換模塊、中央處理器和上位機；所述傳感器模塊包括溫度傳感器、光譜儀、電壓傳感器、電流傳感器、朗謬爾探針、氣體壓力傳感器、電磁場檢測儀和流速傳感器；所述溫度傳感器的探頭置于封閉室外，貼近封閉室桶壁處，且位于測試電極和加溫電極間隙上方的中間位置，溫度傳感器的輸出端連接上位機的一個輸入端；所述光譜儀的探頭置于封閉室桶壁外，并置于直視測試電極產生電弧位置處，且探頭的平視高度處于測試電極和加溫電極間隙上方的中間位置，光譜儀的輸出端連接上位機的另一個輸入端；所述電壓傳感器的輸入端連接測試電極的兩個接線端子上，輸出端連接信號轉換模塊的第一輸入端；所述電流傳感器由電壓互感器和采樣電阻組成，采樣電阻串接在測試電極回路電路中，電壓互感器的輸入端連接采樣電阻兩端，輸出端連接信號轉換模塊的第二輸入端；所述朗謬爾探針的探針頭置于測試電極的電弧等離子體區域，朗謬爾探針輸出端連接到信號轉換模塊的第三輸入端；所述氣體壓力傳感器的輸入端置于封閉室的可封閉的進氣口端，氣體壓力傳感器的輸出端連接信號轉換模塊的第四輸入端；所述電磁場檢測儀輸入端置于封閉室桶壁外，并對準電弧產生區域，輸出端連接到信號轉換模塊的第五輸入端；所述流速傳感器的探頭置于封閉室內部測試電極上游氣流區域，且流速傳感器的探頭接觸噴口下游氣流，所述流速傳感器的輸出端連接信號轉換模塊的第六輸入端；所述信號轉換模塊包括第一電平轉換電路、AD轉換器和第二電平轉換電路；第一電平轉換電路的不同輸入端作為信號轉換模塊的不同輸入端，分別連接電壓傳感器的輸出端、電流傳感器的輸出端、朗謬爾探針的輸出端、壓力傳感器的輸出端、電磁場檢測儀的輸出端和流速傳感器輸出端；第一電平轉換電路的輸出端連接AD轉換器的輸入端，AD轉換器的輸出端連接第二電平轉換電路的輸入端，第二電平轉換電路的輸出端連接中央處理器的輸入端；中央處理器與上位機互相連接；所述氣體充放與回收器用于氣體的充放、氣體的回收和封閉室的抽真空處理；所述測試電極，用于擊穿氣體產生檢測用電弧；所述加溫電極，用于擊穿氣體產生加溫用電弧，該加溫用電弧用于對封閉室內腔加溫；所述溫度傳感器用于檢測測試電極的溫度和加溫電極的溫度；所述光譜儀用于檢測測試電極產生的電弧光譜的強度和波長；所述電壓傳感器用于檢測測試電極產生的電弧的電壓大小；所述電流傳感器用于檢測測試電極產生的電弧的電流大小；所述朗謬爾探針用于檢測朗謬爾探針兩端的電流和電壓；所述氣體壓力傳感器用于檢測封閉室中氣體壓力；所述電磁場檢測儀用于檢測加載在測試電極周圍的電磁場強度；所述流速傳感器用于檢測吹向測試電極的氣吹流速；所述溫度傳感器和光譜儀均將檢測數據直接發送至上位機；所述電壓傳感器、電流傳感器、朗謬爾探針、氣體壓力傳感器、電磁場檢測儀和流速傳感器均經過信號轉換模塊將檢測數據發送至中央處理器；所述在封閉室外表面涂敷抑制沿面閃絡的涂料，用于防止電弧產生的光源信號受外部干擾，所述在封閉室外表面直視電弧的位置對稱設置多對不加以涂敷的觀察窗口，用于觀察檢測用電弧產生的過程和加溫用電弧產生的過程及電弧檢測過程。有益效果：采用本專利技術的一種多功能氣體放電與等離子體電弧檢測裝置，與現有技術相比，至少具有以下優點：1.本專利技術能很方便的進行真空與加壓、一種氣體與多種氣體混合氣體、不同形狀電極放電、常溫與高溫等不同溫度、靜態氣體放電與流動氣體放電及旋轉流動氣體放電、外加電磁場條件下的氣體放電實驗；2.本專利技術也可以對氣體放電產生的電弧電壓、電弧電流、電弧空間溫度、吹向檢測用電弧的氣體流速、檢測用電弧等離子體電子溫度、檢測用電弧電子密度等物理量同時進行全面采集和分時獨立采集；3.本專利技術設計的兩種結構形式的氣吹模塊中，漏斗形噴口窄端通過層套的螺紋變速管改變粗細，實現改變吹向檢測用電弧的氣體流速，對于第二種結構形式的氣吹模塊中的旋轉通道雙層漏斗形噴口，設計了對吹向檢測用電弧的氣體流速進行加速且使得吹入旋轉通道雙層漏斗形噴口中的氣流旋轉的螺旋管道，以此獲得旋轉的氣流對電弧的影響；4.本專利技術在封閉室外表面涂敷抑制沿面閃絡的涂料，且在封閉室外表面直視電弧的位置對稱設置多對不加以涂敷的觀察窗口，可以起到抑制沿面閃絡和減少外部光源對電弧產生的光源信號的干擾；5.本專利技術可以對實驗條件所需的部件進行靈活組合、安裝與拆本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多功能氣體放電與等離子體電弧檢測裝置，其特征在于：包括：多功能氣體放電單元和等離子體電弧檢測單元；所述多功能氣體放電單元，包括：封閉室、測試電極、加溫電極、氣體充放與回收器、電磁場發生器和電弧氣吹模塊；所述封閉室為封閉的圓柱桶形結構，采用透明材料，在封閉室外表面涂敷抑制沿面閃絡的涂料，且在封閉室外表面直視電弧的位置對稱設置多對不加以涂敷的觀察窗口；所述封閉室設置有可封閉的進氣口端和可封閉的出氣口端；封閉室內腔近進氣口端位置安裝加溫電極；封閉室內腔近出氣口端位置安裝測試電極；封閉室可封閉的進氣口端與氣體充放與回收器相連通；所述電磁場發生器的磁極對和電極對分布置于測試電極四周；所述電弧氣吹模塊置于測試電極和加溫電極之間，電弧氣吹模塊為以下兩種結構形式之一：第一種結構形式的電弧氣吹模塊包括漏斗形噴口和變速管，變速管的一端接近測試電極，并與測試電極之間留有間隙，變速管的另一端與漏斗形噴口的窄端相連通，漏斗形噴口的寬口靠近加溫電極，并與加溫電極之間留有間隙；第二種結構形式的電弧氣吹模塊包括旋轉通道雙層漏斗形噴口和變速管，變速管的一端接近測試電極，并與測試電極之間留有間隙，變速管的另一端與旋轉通道雙層漏斗形噴口的窄端相連通，旋轉通道雙層漏斗形噴口的寬口靠近加溫電極，并與加溫電極之間留有間隙；所述雙層漏斗形噴口由第一層噴口、第二層噴口和螺旋管道組成；所述第一層噴口寬口與第二層噴口寬口大小一致；所述第一層噴口套裝在第二層噴口內，第一層噴口寬口處和第二層噴口寬口處過盈連接；所述第二層噴口寬口處緊貼桶壁；所述第一層噴口窄端和第二層噴口窄端通過螺旋管連接；所述等離子體電弧檢測單元，包括傳感器模塊、信號轉換模塊、中央處理器和上位機；所述傳感器模塊包括溫度傳感器、光譜儀、電壓傳感器、電流傳感器、朗謬爾探針、氣體壓力傳感器、電磁場檢測儀和流速傳感器；所述溫度傳感器的探頭置于封閉室外，貼近封閉室桶壁處，且位于測試電極和加溫電極間隙上方的中間位置，溫度傳感器的輸出端連接上位機的一個輸入端；所述光譜儀的探頭置于封閉室桶壁外，并置于直視測試電極產生電弧位置處，且探頭的平視高度處于測試電極和加溫電極間隙上方的中間位置，光譜儀的輸出端連接上位機的另一個輸入端；所述電壓傳感器的輸入端連接測試電極的兩個接線端子上，輸出端連接信號轉換模塊的一個輸入端；所述電流傳感器由電壓互感器和采樣電阻組成，采樣電阻串接在測試電極回路電路中，電壓互感器的輸入端連接采樣電阻兩端，輸出端連接信號轉換模塊的一個輸入端；所述朗謬爾探針的探針頭置于測試電極的電弧等離子體區域，朗謬爾探針輸出端連接到信號轉換模塊的一個輸入端；所述氣體壓力傳感器的輸入端置于封閉室的可封閉的進氣口端，氣體壓力傳感器的輸出端連接信號轉換模塊的一個輸入端；所述電磁場檢測儀輸入端置于封閉室桶壁外，并對準電弧產生區域，輸出端連接到信號轉換模塊的一個輸入端；所述流速傳感器的探頭置于封閉室內部測試電極上游氣流區域，且流速傳感器的探頭接觸噴口下游氣流，所述流速傳感器的輸出端連接信號轉換模塊的一個輸入端；所述信號轉換模塊包括第一電平轉換電路、AD轉換器和第二電平轉換電路；第一電平轉換電路的不同輸入端作為信號轉換模塊的不同輸入端，分別連接電壓傳感器的輸出端、電流傳感器的輸出端、朗謬爾探針的輸出端、壓力傳感器的輸出端、電磁場檢測儀的輸出端和流速傳感器輸出端；第一電平轉換電路的輸出端連接AD轉換器的輸入端，AD轉換器的輸出端連接第二電平轉換電路的輸入端，第二電平轉換電路的輸出端連接中央處理器的輸入端；中央處理器與上位機互相連接。...

【技術特征摘要】
1.一種多功能氣體放電與等離子體電弧檢測裝置，其特征在于：包括：多功能氣體放電單元和等離子體電弧檢測單元；所述多功能氣體放電單元，包括：封閉室、測試電極、加溫電極、氣體充放與回收器、電磁場發生器和電弧氣吹模塊；所述封閉室為封閉的圓柱桶形結構，采用透明材料，在封閉室外表面涂敷抑制沿面閃絡的涂料，且在封閉室外表面直視電弧的位置對稱設置多對不加以涂敷的觀察窗口；所述封閉室設置有可封閉的進氣口端和可封閉的出氣口端；封閉室內腔近進氣口端位置安裝加溫電極；封閉室內腔近出氣口端位置安裝測試電極；封閉室可封閉的進氣口端與氣體充放與回收器相連通；所述電磁場發生器的磁極對和電極對分布置于測試電極四周；所述電弧氣吹模塊置于測試電極和加溫電極之間，電弧氣吹模塊為以下兩種結構形式之一：第一種結構形式的電弧氣吹模塊包括漏斗形噴口和變速管，變速管的一端接近測試電極，并與測試電極之間留有間隙，變速管的另一端與漏斗形噴口的窄端相連通，漏斗形噴口的寬口靠近加溫電極，并與加溫電極之間留有間隙；第二種結構形式的電弧氣吹模塊包括旋轉通道雙層漏斗形噴口和變速管，變速管的一端接近測試電極，并與測試電極之間留有間隙，變速管的另一端與旋轉通道雙層漏斗形噴口的窄端相連通，旋轉通道雙層漏斗形噴口的寬口靠近加溫電極，并與加溫電極之間留有間隙；所述雙層漏斗形噴口由第一層噴口、第二層噴口和螺旋管道組成；所述第一層噴口寬口與第二層噴口寬口大小一致；所述第一層噴口套裝在第二層噴口內，第一層噴口寬口處和第二層噴口寬口處過盈連接；所述第二層噴口寬口處緊貼桶壁；所述第一層噴口窄端和第二層噴口窄端通過螺旋管連接；所述等離子體電弧檢測單元，包括傳感器模塊、信號轉換模塊、中央處理器和上位機；所述傳感器模塊包括溫度傳感器、光譜儀、電壓傳感器、電流傳感器、朗謬爾探針、氣體壓力傳感器、電磁場檢測儀和流速傳感器；所述溫度傳感器的探頭置于封閉室外，貼近封閉室桶壁處，且位于測試電極和加溫電極間隙上方的中間位置，溫度傳感器的輸出端連接上位機的一個輸入端；所述光譜儀的探頭置于封閉室桶壁外，并置于直視測試電極產生電弧位置處，且探頭的平視高度處于測試電極和加溫電極間隙上方的中間位置，光譜儀的輸出端連接上位機的另一個輸入端；所述電壓傳感器的輸入端連接測試電極的兩個接線端子上，輸出端連接信號轉換模塊的一個輸入端；所述電流傳感器由電壓互感器和采樣電阻組成，采樣電阻串接在測試電極回路電路中，電壓互感器的輸入端連接采樣電阻兩端，輸出端連接信號轉換模塊的一個輸入端；所述朗謬爾探針的探針頭置于測試電極的電弧等離子體區...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊壯壯，徐建源，單長旺，李鑫濤，林莘，夏亞龍，張明理，
申請(專利權)人：沈陽工業大學，
類型：發明
國別省市：遼寧,21