介质阻挡放电光学观测系统研究与图像分析

论文摘要

介质阻挡放电产生稳定均匀的非热平衡等离子已经成为国际上低温等离子体研究的热点。而如何有效地观测介质阻挡放电则是研究的关键技术之一。目前介质阻挡放电的观测方法层出不穷,归结起来分为光学方法和电学方法两大类。光学方法主要有发射光谱法与光电流测量和照片拍摄分析等。发射光谱法是研究放电谱线的波长、宽度以及强度分布等,光电流测量方法是研究微放电区域光强的时空变化规律;放电电压与电流波形等电路变量的分析归结为电学研究方法。为研究介质阻挡放电的微放电点的光强变化规律,对介质阻挡放电光学检测的光路系统及光电转换器件进行了理论分析,设计和构建了光纤检测系统。通过对锥形—平板电极结构的微放电光强的采集分析,得到了放电光电流单峰与多峰强弱交替变化规律与占空比规律。同时也探讨了光电流相邻放电时间长短交替变化的形成机理。介质阻挡放电外加电压周期频率较高,放电照片在外加电压周期内的不同电压值下拍摄会有不同的放电结果,手动拍摄很难控制拍摄起始时间且无法获得拍摄时刻的瞬时电压值。为了满足特定的电压值下的拍摄需求,本文设计了高速相机的外部触发电路,实现了在放电电压的一个周期内的任意电压值下的相片拍摄,这种拍摄能有效的研究介质阻挡放电的发展过程。介质阻挡放电在平板电极下的空间放电光强分布情况尚缺乏比较深入的理论研究。本文通过图像分析算法,利用介质阻挡放电的正面照片进行放电强度的空间分布统计,可直观的分析和了解放电的空间分布情况。同时也能在一定程度上评价放电的空间一致性问题。为介质阻挡放电图像的分析研究提供了一种科学的分析方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 项目研究背景
• 1.2 介质阻挡放电概述与研究现状
• 1.3 本论文的主要工作
• 2. 介质阻挡放电光纤束光强采集系统
• 2.1 光纤束光强采集系统的研究意义
• 2.2 光电转换器件
• 2.3 光强采集系统装置设计与构架
• 2.4 光纤束光强采集系统实验结果与讨论
• 3. 介质阻挡放电4 QUICK E 高速图像采集系统的触发电路
• 3.1 图像采集系统简介
• 3.2 触发电路采样电源参数介绍
• 3.3 触发电路设计的基本要求
• 3.4 总体设计方案.
• 3.5 电路设计
• 3.6 触发系统的延时分析
• 3.7 实验结果与总结
• 4. 介质阻挡放电拍摄图像光强分布均匀性研究
• 4.1 介质阻挡放电均匀性研究的现状及意义
• 4.2 放电图像处理基本方法与过程
• 4.3 介质阻挡放电图像处理结果与讨论
• 5. 全文总结
• 5.1 本文工作总结及讨论
• 5.2 存在的问题与展望
• 致谢
• 参考文献