本發明專利技術公開了一種離子風氣流加速裝置，包括由電暈極和集電極構成的電極結構，其中，電暈極為針尖放電式電暈極。可見，本發明專利技術實施例提供的離子風氣流加速裝置中，電極結構采用針尖放電的形式，放電能力相對于常規放電形式有無比的優越性。此外，本發明專利技術還公開了一種離子風氣流加速裝置電流密度測試裝置，其測試過程中對電極結構間電場無擾動、電磁干擾小，可以保持電極結構間的電場和離子風速的穩定性，從而更精確地測得離子風氣流加速裝置的電流密度。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及等離子體領域，特別涉及一種離子風氣流加速裝置及其電流密度測試>J-U ρ α裝直。
技術介紹
離子風的歷史可以追溯到1709年,英國科學家Francis Hauksbee首次發現離子風現象。1899年，英國人Chattock通過一對平板電極的實驗得出了離子風傾斜平板的壓力和電流的簡單關系，首次定量分析了離子風現象。 “空氣電暈放電”是指在曲率半徑大小相差極大的電極之間施加高壓，誘導在曲率半徑較小的電極附近的空氣電離。離子風氣流加速裝置則是利用空氣放電時的離子運動產生的氣流實現氣流加速的一種裝置。離子風發生過程可描述為空氣中存在的自由電子和離子在受到強電場的作用下產生氣流加速，從而獲得足夠的能量。高速運動的離子和電子頻繁碰撞中性空氣分子誘導其產生新的離子和電子。新的電子和離子在庫侖力的作用下獲得更大能量撞擊空氣中性分子，從而產生更多的離子和電子。上述過程循環往復，電流迅速達到飽和，發生“電子雪崩”，產生大量離子和電子。電暈極I與集電極2之間的區域可分為“電離區”和“漂移區”兩部分，如圖I所示，電暈極I和電離層邊界04之間的區域稱為“電離區”;集電極2和電離層邊界04的區域稱為“漂移區”。電離區內存在正離子05和電子02。電子02受電場力作用向電暈極I運動并被吸附中和；正離子05受電場力作用向電離層邊界04移動，繼而進入漂移區，在繼續向集電極2運動的過程中，與中性氣體顆粒06碰撞、吸附及中和，進行能量和動量的轉移，帶動周圍中性空氣分子運動繼而形成持續的離子風。離子風氣流加速裝置機理的本質是空氣分子發生電暈放電，誘導空氣中的中性粒子發生電離并產生氣流運動的過程。離子風氣流加速裝置主要由電極結構、高壓電源以及氣流通道三部分組成，其相互作用關系可用圖2表示為高壓電源為電極結構提供能量及波動電壓，氣流通道與電極結構之間存在流體邊界效應。其中，高壓電源為氣體分子發生電暈放電和極間離子輸運提供能量，電極結構的參數主要涉及電暈極與集電極的幾何形狀以及兩者之間的距離等，氣流通道作為氣流運動的通道，可提供不同的實驗環境，包括空氣濕度、氣體類型、室內溫度、光線等的不同。離子風氣流加速裝置機理的復雜性是由于其內部涉及到兩電極之間發生電暈放電的電場、空間電荷密度場、氣流通道內的流場等多個物理場的耦合。因此，研究并分析每個場量的參數和變化，使其利于氣流量的增大，進而提高離子風速，是人們實驗研究的主要目的。由前述，空間電荷密度由電暈放電的電場強度決定。電暈放電產生的空間電荷自身會激發產生新的電場，從而影響原來電場的大小和空間分布。產生離子風的關鍵在于空氣分子發生電暈放電，在電場力作用下加速運動，與周圍中性空氣分子發生動電能和動能的交換，帶動周圍空氣分子運動從而產生氣流。所以，空間電荷密度的大小直接影響氣流速度。氣流場的速度反過來又影響空間電荷的對流和擴散。氣流場不但影響空間電荷分布，還影響著空間電場的分布。在離子風氣流加速裝置中，只有當電壓、電流滿足一定條件才能產生穩定的氣流繼而產生離子風。理論研究表明電暈放電只有在輝光放電條件下才能在電暈極和集電極之間形成穩定的電流密度，即電流值大于O. 5mA/m時才有較大的離子風產生，但電流值達到IA時，將會有火花放電現象產生，從而極間電壓迅速下降，此時離子風速極其微弱甚至無離子風。影響離子風氣流加速裝置的電壓和電流的因素除了電極形狀、電極材料、電暈電極結構性(正電暈還是負電暈)，還包括放電氣體所處的實驗環境的溫度、壓強、濕度等，另外，空氣中的懸浮的固體顆粒也會影響電壓或電流變化。因此，對氣流加速裝置內部電場特性的研究是離子風速特性的一個方向。兩電極間的不同位置的電流密度分布的均勻程度對氣流加速裝置的轉換效率具有明顯影響，研究離子風氣流加速裝置的集電極上的電流密度波形能夠對離子風特性進行深入的探討。以往的離子風氣流加速裝置以及其電波密度測試裝置，具有如下局限a、以往的氣流加速裝置大多采用線-筒式、線-板式等放電形式，放電能力特別低，產生的風速比較小；b、將電流密度計直接接到集電極上，測試點不夠多，測量不夠精確；C、用指針式電流表來測量某一點的電流值，而電流變化的周期往往小于1/10秒，所以，傳統的指針式電流表無法測量電流波形(電流波形是指在同一時刻的各個測試點的電流值形成的波形);d、傳統的指針式電流表，進行電流測試時容易弓I起火花放電、電磁干擾，造成電場內的電流瞬間發生變化，對離子風速的穩定性造成影響；e、傳統的測試裝置，沒有設置保護電路，電流表容易受到電沖擊而損壞。因此，如何提供一種放電能力較高的離子風氣流加速裝置，以及如何提供一種離子風氣流加速裝置電流密度測試裝置，避免測試過程中影響電極結構間的電場和離子風速的穩定性，從而可以更精確地測得離子風氣流加速裝置的電流密度，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術提供了一種離子風氣流加速裝置，其放電能力相對于傳統的放電形式具有無比的優越性；本專利技術還提供了一種離子風氣流加速裝置電流密度測試裝置，其測試過程對電極結構間電場無擾動、電磁干擾小，可以保持電極結構間的電場和離子風速的穩定性，從而更精確地測得離子風氣流加速裝置的電流密度。為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案一種離子風氣流加速裝置，包括由電暈極和集電極構成的電極結構，所述電暈極為針尖放電式電暈極。優選地，在上述離子風氣流加速裝置中，所述集電極具有彼此絕緣的金屬網孔。一種離子風氣流加速裝置電流密度測試裝置，包括所述離子風氣流加速裝置，以及用于采集所述集電極上的電流密度數據的計算機數據采集系統。優選地，在上述離子風氣流加速裝置電流密度測試裝置中，所述計算機數據采集系統包括數字萬用表和計算機，所述數字萬用表測量所述集電極上的電流密度，并發送給所述計算機進行顯示和記錄。 優選地，在上述離子風氣流加速裝置電流密度測試裝置中，所述集電極具有彼此絕緣的金屬網孔，所述計算機數據采集系統包括至少一條采集線路，且每條所述采集線路僅與一個所述金屬網孔連接。優選地，在上述離子風氣流加速裝置電流密度測試裝置中，所述計算機數據采集系統還包括數字開關，所述數字開關將同一時間測得的多個所述采集線路中的信號，依次接到所述數字萬用表中。優選地，在上述離子風氣流加速裝置電流密度測試裝置中，所述數字開關和所述數字萬用表放置在PXI機箱內，所述計算機的主機通過電纜連接到所述PXI機箱來控制所述數字開關和所述數字萬用表。 優選地，在上述離子風氣流加速裝置電流密度測試裝置中，所述PXI機箱和所述計算機主機放置在屏蔽電場的屏蔽柜內。優選地，在上述離子風氣流加速裝置電流密度測試裝置中，還包括設置于所述集電極與所述數字萬用表之間的過壓保護電路。優選地，在上述離子風氣流加速裝置電流密度測試裝置中，所述過壓保護電路由壓敏電阻和氣體放電管組成兩級保護。從上述的技術方案可以看出，本專利技術實施例提供的離子風氣流加速裝置中，電極結構采用針尖放電的形式，放電能力相對于常規放電形式有無比的優越性。并且，本專利技術實施例提供的離子風氣流加速裝置電流密度測試裝置，其測試過程中對電極結構間電場無擾動、電磁干擾小，可以保持電極結構間的電場和離子風速的穩定性，從而更精確地測得離子風氣流加速裝置的電流密度。附圖說明為了本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種離子風氣流加速裝置，包括由電暈極（1）和集電極（2）構成的電極結構，其特征在于，所述電暈極（1）為針尖放電式電暈極。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：莊蒙蒙，張德軒，孔春林，劉杰，朱繼保，任燕，
申請(專利權)人：杭州天明環保工程有限公司，
類型：發明
國別省市：
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