共面型介质阻挡放电的击穿特性1

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介质阻挡放电特性及其影响因素.

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图6石英介质厚度对DBD放电特性的影响
Fig .6Comparis on of discharge power with different thickness
of barrier quartz under varied
voltage
图7陶瓷介质厚度对DBD放电特性的影响
Fig .7Comparis on of discharge power with different thickness
图2是常压下空气中以陶瓷为介质的介质阻挡放电形貌,可以看出,大量的微放电无规则地分布在整个放电空间内,均匀、漫散且稳定,接近低气压下的辉光放电,但实际上是由大量细微的快脉冲放电通道构成的
.
图2常压空气中介质阻挡放电形貌
Fig .2D ielectric barrier discharge i m age in air under nor mal
的能量大小起决定作用.在常压较大气体浓度下,只有通过提高气隙电场强度得到大量高能电子,才能使介质阻挡放电顺利进行.
由图1可知采用单阻挡介质时,气体击穿放电前放电间隙电场强度为:
E g =
V εd
l d εg +l g εd
(2
式中V为外加电压;εd、εg分别为介质及气体的相
对介电常数;l d、l g为介质厚度和气隙宽度.
由式(2可见,增加外加电压V和相对介电常数εd ,减小放电间隙l g和介质厚度l d ,可以获得较强的放电间隙电场强度.
113放电形貌及等离子体空间分布特性
由112可知,微放电是介质阻挡放电的核心.由
于介质的绝缘性质,微放电能够彼此独立地发生在放电气体间隙里的很多随机位置上,每个微放电通道相当于弧光放电中的流光击穿.

7 介质阻挡放电技术与应用

t 0 Q (t T )
Q (t 0)
u(t )i(t )dt
u(t )dQ
P Wn f
f——输入电压的频率
7.2.8介质阻挡放电参数的影响因素

由于壁电荷的作用使得DBD 放电发生的时刻在驱动电压正负半周期不对称,相邻两次放电间隔长短交替; 随着驱动电压幅值的增加,介质板厚度或气体间隙距离的减小,DBD 微放电增多,传输电荷量增多,介质表面累积电荷量增多,壁电荷对介质阻挡放电的影响增大;当壁电荷足够多时,甚至会出现反向放电。随着气压的降低,等离子体发射光谱强度逐渐增大, 其变化规律近似为线性. 这表明在低气压下,空气更容易被电离,因此等离子体的激励效果在高空中很可能更好.
大气压空气DBD 的细丝放电图像
介质阻挡放电是一种非常适合进行等离子体化学反应的放电形式，其特点有以下几个方面：（1）等离子体操作范围较广，可在常压甚至在加压下进行反应，通常气压在104~106帕，允许的电子能量也比较宽1~10eV，频率从50Hz到MHz的数量级均可使用，由各不同的化学反应来选择。（2）无声放电呈微放电形式，通过放电间隙的电流由大量微细的快脉冲电流细丝组成，放电表现稳定、均匀。在两电极之间的电介质可防止放电空间形成局部火花或弧光放电，保证化学反应的安全进行。（3）无声放电具有较大体积的等离子体放电区，也就是在反应过程中反应分子接触的较充分，有利于反应完成。

7.3.1 微放电的形貌
7.3 甲烷的微放电
下图为介质阻挡放电条件下甲烷和乙炔生成聚合物的扫描电镜照片
200倍 48倍微放电在等离子体聚合物上的印痕
微放电通道中甲烷解离和碳二烃、碳三烃的形成和扩散示意图
CH4 t=0 je CH4 t=τ1 微放电的寿命~ns CH4 CHx CH4 t=τ2 碳二烃形成时间~us CH4 CHx C2Hy CH4 t=τ3 扩散时间常数~ms CH4CHx C2Hy C3Hz

介质阻挡放电的基本原理

介质阻挡放电的基本原理介质阻挡放电是指在电场作用下，电荷难以通过介质导电的现象。

介质阻挡放电的基本原理可以从电介质的结构和特性、电场效应以及充电和放电过程来解释。

首先，介质是由绝缘材料构成，其结构一般具有规则的排列方式。

在介质中，原子或分子之间的电子具有固定的轨道，无法自由移动。

这种排列方式和电子运动特性与导体中的电子相比，导致了介质的电荷输运能力低。

其次，当一个外部电场作用于介质时，电场会对介质中的电荷进行极化。

电场会将介质中的分子或原子极化成电偶极子，即极化电荷。

极化的程度取决于电场的强度和介质的极化特性。

在介质中，分子或原子向电场方向偏转，正负电荷分离，形成正负电荷偏振。

这种电场极化并不导致电荷的自由移动，因此介质并不会导电。

当电场强度足够高时，介质中的极化现象会达到饱和状态。

在饱和状态下，电场无法再引起更多的极化。

此时，介质中的电荷偏振达到最大值，电场对介质中的极化电荷的力将达到平衡。

这个饱和状态下的电场强度称为介质的击穿强度，它是介质阻挡放电的重要参数之一。

当外部电场强度超过介质的击穿强度时，电荷偏振不再处于平衡状态，电场对介质中的极化电荷施加的力将超过其内部束缚力，介质内部的分子或原子将会发生破坏性位移。

这种破坏性位移引起了电离现象，即介质内的分子或原子失去了一些电子或获得了额外的电子。

电离过程导致介质内部产生了自由电荷，形成了一个可以导电的通道。

此时介质的阻挡能力会显著降低，电荷可以沿着通道进行输运，即产生了放电现象。

在充电和放电过程中，介质的电导率是一个关键因素。

在充电过程中，外部电场越强，介质的电导率就越高，电荷输运能力就越强。

而在放电过程中，由于电离过程产生了自由电荷，介质的电导率会明显增加，导致电荷沿着放电通道快速输运。

放电的持续与否取决于充电和放电过程中对电荷输运的控制以及外部电场的变化。

总结来说，介质阻挡放电的基本原理是由于介质中电子的束缚特性和电荷极化效应导致了电荷无法自由移动。

介质阻挡放电

介质阻挡放电介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge，DBD)是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电又称介质阻挡电晕放电[1]或无声放电。

介质阻挡放电能够在高气压和很宽的频率范围内工作，通常的工作气压为10～10000。

电源频率可从50Hz至1MHz。

电极结构的设计形式多种多样。

在两个放电电极之间充满某种工作气体,并将其中一个或两个电极用绝缘介质覆盖,也可以将介质直接悬挂在放电空间或采用颗粒状的介质填充其中，当两电极间施加足够高的交流电压时，电极间的气体会被击穿而产生放电，即产生了介质阻挡放电。

在实际应用中，管线式的电极结构被广泛的应用于各种化学反应器中，而平板式电极结构则被广泛的应用于工业中的高分子和金属薄膜及板材的改性、接枝、表面张力的提高、清洗和亲水改性中。

介质阻挡放电通常是由正弦波型(sinusoidal)的交流(alternating current, AC)高压电源驱动，随着供给电压的升高，系统中反应气体的状态会经历三个阶段的变化，即会由绝缘状态(insulation)逐渐至放电(breakdown)最后发生击穿。

当供给的电压比较低时，虽然有些气体会有一些电离和游离扩散，但因含量太少电流太小，不足以使反应区内的气体出现等离子体反应，此时的电流为零。

随着供给电压的逐渐提高，反应区域中的电子也随之增加，但未达到反应气体的击穿电压(breakdown voltage; avalanche voltage)时，两电极间的电场比较低无法提供电子足够的能量使气体分子进行非弹性碰撞，缺乏非弹性碰撞的结果导致电子数不能大量增加，因此，反应气体仍然为绝缘状态，无法产生放电，此时的电流随着电极施加的电压提高而略有增加，但几乎为零。

若继续提高供给电压，当两电极间的电场大到足够使气体分子进行非弹性碰撞时，气体将因为离子化的非弹性碰撞而大量增加，当空间中的电子密度高于一临界值时及帕邢(Paschen)击穿电压时，便产生许多微放电丝(microdischarge)导通在两极之间，同时系统中可明显观察到发光(luminous)的现象此时，电流会随着施加的电压提高而迅速增加。

介质阻挡放电自持放电

介质阻挡放电自持放电
介质阻挡放电和自持放电是两种不同的放电现象。

介质阻挡放电是指在两个不同电势的导体之间（通常在绝缘材料的表面上），存在有电势差时，通过绝缘材料上的微小缺陷（如气泡、不纯物质）发生的放电现象。

这种放电通常是暂时性的，放电电弧会在很短的时间内消失。

自持放电则是指在特定的环境和条件下，如在气体或液体中，存在强电场或高电压下，发生的持续性放电现象。

这种放电可以在一定程度上维持和自我支持，不需要外部电源来维持放电。

这两种放电现象的原理和机制不同，介质阻挡放电主要是由于绝缘材料表面的微小缺陷导致局部电场强度增加，从而形成放电电弧；而自持放电则是由于在强电场的作用下，电子和离子通过气体或液体中的碰撞和电离过程产生，并形成持续的放电现象。

介质阻挡放电和自持放电的应用范围和影响也有所不同。

介质阻挡放电通常是一种不期望的现象，因为它可能导致设备故障、绝缘材料的老化和损坏等问题；而自持放电则有一些特定的应用，如气体放电管、闪光灯、气体放电激光器等高压电子器件，以及等离子体物理研究中的等离子体发生器等。

沿面型介质阻挡放电的电气特性

了分析，出放电过程中在介质板表面积聚的电荷处会形成一虚拟电极，指与放电空间其他电荷共同
作用，对放电过程产生影响。基于此，建立放电的等效模型，导了放电功率的计算公式，与Ｌｓ推并ｉ．
ｓｊｕａｓ图形计算的放电功率比较，有较好的吻合。讨论了外加电压、率对放电特性的影响：ｏ具频外
收稿１期：２１－２２３０１０ —５
基金项目：国家自然科学基金资助项目（１７０９５０７８）作者简介：李清泉（９９）男，山东籍，授，士，事气体放电、电压等方面的研究工作；１６．，教博从过
Ｊｎ．２２ａ０１
沿面型介质阻挡放电的电气特性
李清泉，房新振，许光可，胡鹏飞，张远涛
（东大学电气工程学院，山东济南２０６）山５０１
摘要：沿面型介质阻挡放电在气流控制等方面具有十分广阔的应用前景。本文对其放电机理进行
加频率相同时，着外加电压的增加，半周期内传输的放电电荷不断增大，其变化趋势与功率随每且增长趋势基本一致，呈非线性增加，同时放电面积增大，率增加；功外加电压一定时，电功率与频放
率成正比。
ＤＤ）称无声放电，Ｂ又能够在常压下产生具有高能量

介质阻挡放电工作原理

介质阻挡放电工作原理介质阻挡放电工作原理是一种电气现象，常见于高压电力设备和电气设备中，其原理是通过介质的阻挡作用，阻止电流通过介质流动，从而实现对设备的保护和安全运行。

本文将深入探讨介质阻挡放电工作原理的相关内容，包括其定义、机制、应用领域以及相关研究进展等方面。

首先，我们来定义介质阻挡放电工作原理。

简而言之，介质阻挡放电是指当高压作用下的导体与绝缘体之间存在一定的间隙时，在一定条件下发生放电现象。

这种现象是由于绝缘体对高压导体上的电荷具有一定程度的隔离和屏蔽能力而产生。

了解了介质阻挡放电的基本定义后，我们将深入探讨其工作原理。

首先要了解的是导体与绝缘体之间存在一个称为击穿场强（Breakdown Field Strength）的参数。

当施加在绝缘体上的场强超过击穿场强时，就会发生击穿现象。

在实际应用中，为了保证设备和系统能够安全运行，我们需要选择合适的介质材料和适当的击穿场强。

一般来说，绝缘体的击穿场强越高，其对电流的阻挡能力就越强。

因此，在选择绝缘材料时，我们需要考虑其击穿场强以及其他性能指标。

介质阻挡放电工作原理还与介质材料的性质和结构密切相关。

不同的介质材料具有不同的电学性能和结构特点，因此其对放电现象的响应也有所不同。

例如，在高压电力设备中常用的绝缘材料有气体、液体和固体等。

气体作为一种常见介质，在高压设备中具有较高的击穿场强，因此可以用来阻挡放电。

液体作为一种绝缘介质也广泛应用于高压设备中。

液体具有较好的导热性能和自愈特性，在阻挡放电方面表现出良好效果。

同时，液体还可以起到冷却设备、降低温升等作用。

固体作为一种常见绝缘材料，在高压设备中也起到了重要作用。

固体绝缘材料具有较高的击穿场强和较好的机械强度，能够有效阻挡放电并保护设备的安全运行。

除了介质材料的选择，介质阻挡放电工作原理还与电场分布和介质结构有关。

在高压设备中，为了保证电场分布均匀，我们需要合理设计设备结构和选择合适的绝缘体。

介质阻挡放电的优势

介质阻挡放电的优势
介质阻挡放电是一种常见的电气现象，它指的是在两个电极之间加上电压时，由于介质的存在，电流无法直接通过介质，而是通过介质表面的放电现象来传递。

介质阻挡放电在电气工程中有着广泛的应用，它的优势主要体现在以下几个方面。

介质阻挡放电可以有效地保护电器设备。

在电器设备中，如果电流过大或者电压过高，就会导致设备的损坏甚至是爆炸。

而介质阻挡放电可以通过限制电流和电压的传递，从而保护电器设备的安全。

例如，在高压电力系统中，通过在电线和地之间加上介质，可以防止电流直接通过地面流动，从而保护人员和设备的安全。

介质阻挡放电可以提高电器设备的可靠性。

在电器设备中，如果电流和电压不稳定，就会导致设备的故障和失效。

而介质阻挡放电可以通过限制电流和电压的波动，从而提高设备的稳定性和可靠性。

例如，在电容器中加入介质，可以防止电容器在高频电路中出现电流过大的现象，从而提高电路的稳定性和可靠性。

第三，介质阻挡放电可以提高电器设备的效率。

在电器设备中，如果电流和电压不稳定，就会导致能量的浪费和效率的降低。

而介质阻挡放电可以通过限制电流和电压的波动，从而提高设备的能量利用率和效率。

例如，在变压器中加入介质，可以防止电流过大和电压过高，从而提高变压器的能量利用率和效率。

介质阻挡放电在电气工程中有着广泛的应用，它可以保护电器设备的安全，提高设备的可靠性和效率，是一种非常重要的电气现象。

因此，在电气工程中，我们需要充分利用介质阻挡放电的优势，从而提高电器设备的性能和可靠性。

介质阻挡放电工作原理

介质阻挡放电工作原理
介质阻挡放电是一种高压电场下的放电现象，其工作原理可以分
为以下几个步骤：
1. 电场作用下的电子加速：在高电压电极的作用下，电子会受
到电场的加速作用，从而获得能量，速度逐渐增加。

2. 离子化：当电子速度增加到一定程度时，它们会与气体原子
或分子碰撞，使其失去一个或多个电子，产生正离子和自由电子。

这
个过程称为离子化。

3. 自由电子的碰撞电离：自由电子会继续与气体分子碰撞，进
一步逐渐增加离子化的程度，使得正离子和自由电子的数量不断增加。

4. 电压峰值达到阻挡层击穿电压：当电场的电压峰值逐渐增加，最终会达到阻挡层的击穿电压。

此时，在阻挡层内会形成一个高强度
的电场引起"诱导电流"。

5. 放电：当电场的电压峰值达到阻挡层击穿电压时，电子和正
离子会被大量产生并猛烈碰撞，从而在该区域内产生放电现象。

放电
同时产生的光，声，热，电磁场等现象可以被检测到。

6. 放电结束：当放电过程中的能量耗尽，或者阻挡层内的介质
不能继续支持大电流和高电压时，放电过程即结束。

介质阻挡放电实验报告

一、实验目的1. 了解介质阻挡放电（DBD）的基本原理和特性；2. 掌握介质阻挡放电实验装置的搭建和操作方法；3. 研究不同工作气体、电极材料和电源频率对介质阻挡放电的影响；4. 分析介质阻挡放电产生的等离子体参数，如电子密度、气体温度等。

二、实验原理介质阻挡放电是一种非平衡态气体放电，其基本原理是在两个电极之间插入一层绝缘介质，当施加足够高的电压时，电极间的气体会被击穿而产生放电。

放电过程中，气体分子在电场作用下发生电离和复合，形成等离子体。

三、实验装置1. 介质阻挡放电实验装置：包括两个电极、绝缘介质、高压电源、电流电压表、气体流量计等；2. 实验气体：空气、氮气、氩气等；3. 电极材料：不锈钢、铝、铜等；4. 电源频率：50Hz、100kHz、1MHz等。

四、实验步骤1. 搭建实验装置，确保电极、绝缘介质、高压电源等部件连接正确；2. 选择实验气体，调节气体流量；3. 设置电源频率，调整电压；4. 观察放电现象，记录电流、电压数据；5. 改变实验条件（如工作气体、电极材料、电源频率等），重复实验步骤；6. 分析实验数据，得出结论。

五、实验结果与分析1. 不同工作气体对介质阻挡放电的影响实验结果表明，在相同条件下，空气的放电效果最好，其次是氮气和氩气。

这是因为空气中的氧气和氮气分子在电场作用下更容易发生电离和复合，从而产生更多的等离子体。

2. 不同电极材料对介质阻挡放电的影响实验结果表明，不锈钢电极的放电效果较好，其次是铝和铜。

这是因为不锈钢具有较高的电阻率和耐腐蚀性，有利于产生均匀的等离子体。

3. 不同电源频率对介质阻挡放电的影响实验结果表明，在相同条件下，100kHz的电源频率放电效果最佳，其次是50Hz和1MHz。

这是因为100kHz的电源频率有利于产生稳定的等离子体，降低气体温度，提高等离子体的质量。

4. 等离子体参数分析通过实验数据，可以计算出等离子体的电子密度和气体温度。

实验结果表明，等离子体的电子密度和气体温度随着电压的升高而增加，但受电源频率和工作气体的影响较大。

介质阻挡放电及其应用

介质阻挡放电及其应用王新新(清华大学电机系,北京100084)摘要:为使读者比较全面地了解介质阻挡放电,根据气体放电理论和实验结果,对介质阻挡放电进行了综述。

首先提出了只有拍摄曝光时间为10ns 左右的放电图像才能判断放电是否为均匀放电,即使是均匀放电,也不能统称其为大气压辉光放电,还必须进一步区分它是辉光放电还是汤森放电。

其次,说明了只有增加放电的种子电子,使放电在低电场下进行才有可能实现大气压下均匀放电。

最后,根据放电图像、电流电压波形、数值模拟结果,证明了大气压氦气均匀放电为辉光放电,而大气压氮气均匀放电为汤森放电。

最后还简要介绍了3种介质阻挡放电的主要工业化应用大型臭氧发生器、薄膜表面的流水线处理、等离子体显示屏。

关键词:介质阻挡放电;大气压辉光放电;汤森放电;辉光放电;气体放电;等离子体表面处理中图分类号:T M 213;T M 89文献标志码:A 文章编号:1003 6520(2009)01 0001 11基金资助项目:国家自然科学基金重点项目(50537020);博士点专项基金项目(20040003011)。

Project Su pported by National Natural Science Fou ndation (50537020),Special Resear ch Fund for the Doctoral Program of H igh er Education(20040003011).Dielectric Barrier Discharge and Its ApplicationsWAN G Xin x in(Department of Electrical Eng ineer ing,T singhua Univer sity,Beijing 100084,China)Abstract:In or der to compr ehensively under stand D BD,w e r ev iew ed the investig atio ns of dielect ric bar rier discharg e (DBD)by fo cusing o n t he physics relat ed to the unifo rm dischar ge at atmospher ic pressur e.It is sug gested that the best way to disting uish a unifor m dischar ge fro m a filamentar y one is to take a picture w ith an ex posur e time of about 10ns.Ev en fo r a real uniform discharg e,it is import ant to fur ther distinguish a g low dischar ge fr om a T o wnsend discharg e.T he o nly w ay to get a unifo rm discharg e at atmo spheric pressur e is to make the discharg e at a low er elec tr ic field by incr easing the seed electro ns initiating the dischar ge.Recently,the unifor m dischar ges at atmospher ic pr essure have been o btained in helium and nitrog en,i.e.,subno rmal g low discharg e in helium and T ow nsend dis charg e in nitro gen.M o reov er,we briefly intr oduced thr ee indust rial applicat ions of DBD plasmas,including the ad v anced o zo ne g ener ator ,continuous do uble sided t reatment of foil surface,plasma display panel.Key words:dielect ric bar rier discharg e;atmospher ic pressure g lo w dischar ge;T o wnsend discharg e;glow dischar ge;gas dischar ge;plasma surface modificat ion0 引言近20年来,气体放电产生的低温等离子体得到越来越广泛的应用,等离子体处理技术应运而生。

介质阻挡放电的优势

介质阻挡放电的优势介质阻挡放电是一种常见的电气现象，它在电力系统中具有广泛的应用。

介质阻挡放电是指在两个电极之间存在一层介质，该介质能够阻挡电流的流动。

当电压升高到一定值时，介质会发生击穿现象，电流可以通过介质流动。

介质阻挡放电的优势主要体现在以下三个方面。

一、提高电力设备的安全可靠性在电力系统中，许多设备都需要使用介质阻挡放电技术，例如高压开关、隔离开关、避雷器等。

这些设备在正常运行时，介质能够阻挡电流的流动，保证设备的安全可靠性。

当设备发生故障时，介质会发生击穿现象，电流可以通过介质流动，起到保护设备的作用。

因此，介质阻挡放电技术可以提高电力设备的安全可靠性，降低设备故障率，减少电力事故的发生。

二、提高电力系统的能效介质阻挡放电技术可以提高电力系统的能效。

在电力系统中，电力传输和分配过程中会发生电能损耗，其中一部分损耗是由于电流通过导线和设备时产生的热量导致的。

使用介质阻挡放电技术可以减少电流的流动，降低电能损耗，提高电力系统的能效。

三、提高电力系统的稳定性介质阻挡放电技术可以提高电力系统的稳定性。

在电力系统中，电压的稳定性是非常重要的，电压波动会影响电力设备的正常运行。

使用介质阻挡放电技术可以防止电压过高或过低，保持电力系统的稳定性。

此外，介质阻挡放电技术还可以防止电弧的产生，减少电弧对电力设备的损坏，提高电力系统的稳定性和可靠性。

总之，介质阻挡放电技术在电力系统中具有广泛的应用，它可以提高电力设备的安全可靠性，提高电力系统的能效和稳定性。

随着电力系统的发展，介质阻挡放电技术将继续发挥重要作用，推动电力系统的发展和进步。

介质阻挡放电及其应用

介质阻挡放电及其应用
介质阻挡放电（DBD）是一种常见的不稳定等离子体现象，也称
为电晕放电。

当高电压施加到介质上时，介质表面会产生电晕现象，
这是一种与导电电极间距离无关的放电现象。

该现象的原理是电场在
高压下导致气体分子碰撞电离，进而产生电离态气体。

DBD广泛应用于气体传感器、空气净化、表面处理等领域。

在气体传感器中，DBD被用于检测空气中的有害气体，如氨气、
二氧化碳等。

传感器使用薄膜作为介质，在电极间施加交流电压，产
生DBD。

当有害气体进入传感器时，它们会与薄膜上的等离子体反应，产生电信号。

这种信号可以用于检测气体浓度，从而实现空气污染监测。

DBD还被广泛应用于空气净化。

在此应用中，介质通常是多层的，电极和介质交替排列。

空气被引导通过多层介质，等离子体沿着介质
表面扩散，进而有效地去除空气中的污染物。

这种技术被广泛应用于
医院、工业车间等场所的空气净化。

最后，DBD还可以用于表面处理。

在此应用中，DBD通过激发表
面的反应物，从而实现表面改性，如表面涂层、表面清洁等。

由于DBD 的高度选择性和可控性，该技术被广泛应用于微电子、生物学等领域。

虽然DBD已经得到了广泛的研究和应用，但是其稳定性和可靠性还需
要进一步的提高和改进。

《介质阻挡放电zz》课件

用于维护系统稳定和安全
化工
用于提高化工安全和降低生产成本
发展方向
1
新材料研发
研发高效阻挡放电材料已被列为中长期重点发展项目
2
新技术探索
利用高端技术，如机器学习和智能物联网，提高阻挡放电性能及可靠性
3
新应用场景
在空气净化器、照明以及制冷系统等领域与其他技术协同发展
测试与评估方法
高电压放电测试
重点测试介质在高电场下的电性质和故障特性
研发适用于不同工程的产品，同时提高研究的透明度和可复制性
未来展望和趋势
1
新材料的应用
研究晶体衬底和奈米技术，预计将采用新型高效介质
2
复合材料技术
使用新型的复合材料，增加高强度、高导热性、低介质损耗等特性
3
电动车电池系统ຫໍສະໝຸດ 介质将在可控的选择和设计下成为电池领域大量应用的材料之一
介质阻挡放电zz
介质阻挡放电是什么？本课将会探讨它的定义、作用，以及它的重要性和未来的发展。
分类和特点
1 固体介质
高温、高压下应用广泛
2 液体介质
粘度小，易于应用于高电压系统
3 气体介质
常用于特定环境：如太空行动，或者需要防止爆炸的应用场景中
应用领域
电子元器件
用于防静电和过电压的保护
电力系统
表面电势测试
检测介质表面的电势变化，判断介质的稳定性
介质损耗检测
利用介电材料的损耗特性检测介质的质量
阻挡放电试验法
模拟介质在电弧条件下的应用环境，测试介质的耐电弧性能
挑战和解决方案
不稳定的应用环境
分析电弧条件，改进高温高压环境下的介质接口设计
安全隐患

同轴圆柱结构介质阻挡放电光电特性及仿真研究

同轴圆柱结构介质阻挡放电光电特性及仿真研究摘要：本研究通过对同轴圆柱结构介质阻挡放电光电特性的研究，探讨了其在电气工程领域中的应用潜力。

通过仿真研究，发现该结构具有较高的介质阻挡放电能力和较好的光电特性，适用于高压输电线路和电力设备的防雷防弧保护。

本文详细介绍了同轴圆柱结构的原理、特点以及其在电气工程中的应用，并通过仿真研究验证了其性能。

1. 引言同轴圆柱结构是一种常用于电力设备中的防雷防弧保护技术。

该结构由内外两个圆柱组成，两者之间通过介质隔开。

在高压电场的作用下，介质会发生击穿放电，形成阻挡放电现象。

本研究旨在探究同轴圆柱结构介质阻挡放电的光电特性，并通过仿真研究验证其性能。

2. 同轴圆柱结构的原理与特点同轴圆柱结构的内外圆柱分别作为正负极，通过介质隔开，形成一种局部电场。

当高压电场作用于该结构时，介质会发生击穿放电，将电压分布在圆柱的表面上，形成阻挡放电现象。

该结构具有较高的放电能力和较好的介质阻挡特性。

3. 同轴圆柱结构在电气工程中的应用同轴圆柱结构在电力设备中广泛应用于防雷防弧保护。

其具有以下特点：首先，结构简单紧凑，易于安装和维护；其次，具有较高的介质阻挡放电能力，可有效防止电气设备的击穿故障；最后，具有较好的光电特性，能够实现对高压设备的有效保护。

4. 仿真研究及结果分析通过COMSOL Multiphysics软件进行仿真研究，模拟了同轴圆柱结构在不同电压下的放电现象。

结果显示，随着电压的增加，放电现象逐渐增强，但仍能保持在合理范围内。

同时，光电特性也得到了验证，同轴圆柱结构能够有效抑制电气设备的电磁辐射。

5. 结论本研究通过对同轴圆柱结构介质阻挡放电光电特性的研究，发现该结构具有较好的防雷防弧保护能力。

通过仿真研究验证了其性能，结果表明同轴圆柱结构适用于高压输电线路和电力设备的防雷防弧保护。

未来的研究可以进一步优化该结构，提高其防护性能。

关键词：同轴圆柱结构；介质阻挡放电；光。

三电极共面介质阻挡放电的放电特性及诱导气流实验研究

第６卷㊀第２期２０２１年３月气体物理ＰＨＹＳＩＣＳＯＦＧＡＳＥＳＶｏｌ．６㊀Ｎｏ．２Ｍａｒ．２０２１收稿日期２０２０⁃０４⁃１０修回日期２０２０⁃０４⁃３０基金项目国家自然科学基金（５１９７７１１０）中央高校基本科研业务费资助项目（ＮＴ２０２０００７）第一作者简介张兴（１９９２⁃）㊀男硕士主要研究方向为气体放电与等离子体及航空航天应用．Ｅ⁃ｍａｉｌｚｈａｎｇｘｉｎｇ＠ｎｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎ通信作者简介吴淑群（１９８８⁃）㊀男副教授主要研究方向为气体放电与等离子体及航空航天应用．Ｅ⁃ｍａｉｌｗｕｓｈｕｑｕｎ＠㊀㊀ＤＯＩ１０．１９５２７／ｊ．ｃｎｋｉ．２０９６⁃１６４２．０８４０三电极共面介质阻挡放电的放电特性及诱导气流实验研究张㊀兴㊀黄国旺㊀吴淑群㊀欧阳帆㊀张潮海（南京航空航天大学自动化学院江苏南京２１００１６）ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎＤｉｓｃｈａｒｇｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄＩｎｄｕｃｅｄＡｉｒｆｌｏｗｏｆＴｈｒｅｅ⁃ＥｌｅｃｔｒｏｄｅＣｏｐｌａｎａｒＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃＢａｒｒｉｅｒＤｉｓｃｈａｒｇｅＺＨＡＮＧＸｉｎｇ㊀ＨＵＡＮＧＧｕｏ⁃ｗａｎｇ㊀ＷＵＳｈｕ⁃ｑｕｎ㊀ＯＵＹＡＮＧＦａｎ㊀ＺＨＡＮＧＣｈａｏ⁃ｈａｉ（ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓＮａｎｊｉｎｇ２１００１６Ｃｈｉｎａ）摘㊀要等离子体流动控制激励器由于其响应速度快㊁激励频带宽㊁能量损耗低㊁可靠性强的优势在航空航天领域的主动流动控制等方面得到了广泛应用．文章提出了一种新型的等离子体气动激励器三电极共面介质阻挡放电激励器研究了该激励器电极结构对放电特性和诱导气流速度的影响并与传统共面介质阻挡放电和沿面介质阻挡放电激励器进行了比较．结果表明（１）随着激励电压的提高高压电极和地电极之间先出现了丝状放电并逐渐延伸到第三电极（２）随着第三电极与高压电极之间的距离增大诱导气流速率从２．４ｍ／ｓ下降到０ｍ／ｓ而第三电极宽度的变动对诱导气流速度影响可忽略不计（３）相同外部条件下该激励器诱导的气流速度小于沿面介质阻挡放电激励器但高于共面介质阻挡放电激励器．关键词等离子体气动激励流动控制介质阻挡放电诱导气流速度放电特性㊀㊀㊀中图分类号Ｖ２１１文献标志码ＡＡｂｓｔｒａｃｔＤｕｅｔｏｉｔｓｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｓｅｗｉｄｅｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｂａｎｄｌｏｗｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｏｎｇｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｐｌａｓｍａｆｌｏｗｃｏｎｔｒｏｌａｃｔｕａｔｏｒｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｃｔｉｖｅｆｌｏｗｃｏｎｔｒｏｌｉｎａｅｒｏｓｐａｃｅｆｉｅｌｄ．Ｔｈｉｓｗｏｒｋｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄａｐｌａｓｍａｆｌｏｗｃｏｎｔｒｏｌａｃｔｕａｔｏｒｂａｓｅｄｏｎｔｈｒｅｅ⁃ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｃｏｐｌａｎａｒｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅ（ＴＣＤＢＤ）．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｎｔｈｅｄｉｓ⁃ｃｈａｒｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｔｈｅｉｎｄｕｃｅｄａｉｒｆｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＩｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅＴＣＤＢＤａｃｔｕａｔｏｒｗｉｔｈｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅ（ＳＤＢＤ）ａｃｔｕａｔｏｒａｎｄｃｏｐｌａｎａｒｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅ（ＣＤＢＤ）ａｃｔｕａｔｏｒｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ（１）ＡｓｔｈｅａｐｐｌｉｅｄＡＣｖｏｌｔａｇｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｆｉｌａｍｅｎｔａｒｙｄｉｓｃｈａｒｇｅｓｔａｒｔｓｆｉｒｓｔｂｅ⁃ｔｗｅｅｎｔｈｅｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅａｎｄｇｒｏｕｎｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅａｎｄｔｈｅｎｅｘｔｅｎｄｓｔｏｔｈｅｆｌｏａｔｉｎｇｔｈｉｒｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅ．（２）Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎ⁃ｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｈｉｒｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅａｎｄｔｈｅｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｔｈｅａｉｒｆｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｄｕｃｅｄｂｙｔｈｅＴＣＤＢＤａｃｔｕａｔｏｒｄｒｏｐｓｆｒｏｍ２．４ｍ／ｓｔｏ０ｍ／ｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｗｉｄｔｈｏｆｔｈｅｔｈｉｒｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅｏｎｔｈｅａｉｒｆｌｏｗｓｐｅｅｄｉｓｎｅｇｌｉ⁃ｇｉｂｌｅ．（３）ＵｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｅｘｔｅｒｎａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｔｈｅａｉｒｆｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｄｕｃｅｄｂｙＴＣＤＢＤｉｓｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈａｔｂｙＳＤＢＤｂｕｔｈｉｇｈ⁃ｅｒｔｈａｎｔｈａｔｂｙＣＤＢＤ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｐｌａｓｍａａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃａｃｔｕａｔｉｏｎｆｌｏｗｃｏｎｔｒｏｌｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅｉｎｄｕｃｅｄａｉｒｆｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｃｈａｒｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ. All Rights Reserved.第２期张兴等三电极共面介质阻挡放电的放电特性及诱导气流实验研究引㊀言大气压环境下介质阻挡放电（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅＤＢＤ）可以防止弧光放电的形成并且产生大量均匀稳定的大气压等离子体被广泛应用于材料表面处理［１］和生物医学［２］．按照电极结构分类介质阻挡放电可分为体积介质阻挡放电（ｖｏｌｕｍｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅＶＤＢＤ）㊁沿面介质阻挡放电（ｓｕｒｆａｃｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅＳＤＢＤ）及共面介质阻挡放电（ｃｏｐｌａｎａｒｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅＣＤＢＤ）．现有研究发现沿面介质阻挡放电产生的等离子体在电场的作用下能够对流场产生有效的气动激励［３⁃４］．等离子体气动激励是利用等离子体在电场力的作用下定向移动或气体放电导致环境温度㊁压强发生变化对流场产生宽频带㊁高速率的气动激励［５］．传统的机械流动控制如机匣处理㊁微喷气等虽然对泄漏流动有着良好的控制作用但都会存在噪声㊁震动以及易磨损㊁易故障等问题．等离子体气动激励器不需要机械运动部件具备体积小㊁质量小㊁响应速率快㊁激励频带宽和可靠性强的显著优势广泛应用在抑制流动分离与飞行器减阻增升㊁翼型边界层流动控制㊁控制圆柱绕流流动分离等方面［６⁃８］．在等离子体流动控制中为了增强对流场的控制效果须提高等离子体激励器诱导气流速度国内外学者对ＳＤＢＤ激励器装置的材料特性以及布局优化进行了探究．郝泽宇等［３］研究了同种介质材料不同介质厚度以及不同介质材料㊁电极种类㊁外加电压下等离子体激励器的放电现象和气流加速效果结果表明采用云母介质㊁不锈钢刀片电极和施加峰峰值为１５ｋＶ的电压能够使诱导的气流速度提高到３．２ｍ／ｓ以上．史志伟等［９］仿真分析了Ｈ形㊁Ｏ形和Ｌ形激励器产生的流场结构并测量了３种激励器诱导气流的速度研究了不同电极夹角㊁电极电压㊁电极直径对诱导速度的影响．Ｆｏｒｔｅ等［１０］通过优化激励器装置布局使激励器产生大面积等离子体增强了对流场的控制作用此外还研究了不同电压频率等不同条件下的诱导气体速率．吴阳阳等［１１］发现在较高电压下多组交错电极布局的等离子体激励器诱导气流速度峰值能达到４．７ｍ／ｓ能够更好地抑制压气机叶顶泄露流．Ｈａｏ等［１２］通过对多级等离子体激励器研究发现较传统多级等离子体激励器而言新型多级双极性等离子体激励器产生的推力和吸力随着电压的升高而逐渐增强．上述多组布局激励器类似于多个电极的ＳＤＢＤ组合来获得大面积等离子体．Ｍｏｒｅａｕ等［１３］在ＳＤＢＤ装置的基础上通过增加一个直流电极形成了三电极等离子体激励器增大了放电区域．引入的第三电极能够显著改变共面介质阻挡放电产生等离子体的拓扑结构并且能够在提高等离子生成速率的情况下使最大诱导速度提高到１５０％．最近Ｗｕ等［１４］将高压电极与地电极掩埋到介质板表面的同一侧使等离子体产生在介质板的另一侧形成了ＣＤＢＤ并进一步对不同电极结构㊁介质板材料和厚度进行了细致研究．史曜炜等［１５］提出相对于ＳＤＢＤＣＤＢＤ的高压电极掩埋在绝缘介质中能够有效避免电极放电氧化和腐蚀极大地提高激励器的使用寿命．为了进一步优化ＣＤＢＤ诱导流动特性通过引入第三电极增加等离子体的面积以及均匀度提高激励器诱导气流速率增强对飞行器翼型边界层流场的有效控制．本文基于ＣＤＢＤ电极结构将第３个电极放置在等离子体一侧首次提出了三电极共面介质阻挡放电（ｔｈｒｅｅ⁃ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｃｏｐｌａｎａｒｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅＴＣＤＢＤ）．通过Ｐｉｔｏｔ管系统测试了外加电压和第三电极布局对ＴＣＤＢＤ激励器的诱导流动特性的影响并与ＣＤＢＤ和ＳＤＢＤ进行了对比实验．同时为了探究此激励器产生等离子体的稳定性实验还对放电特性进行了研究为后续等离子体激励器的布局优化提供基础．１㊀实验设计ＴＣＤＢＤ激励器是在ＣＤＢＤ装置结构上引入第３个电极如图１所示．ＣＤＢＤ装置是在介质板上表面敷设一对平行的高压电极和地电极并使用环氧树脂进行封装使得放电产生在介质板的下表面．第三电极放置在介质板的下表面与高压电极平行．高压电极和地电极的长度为１５ｍｍ且间距为１５ｍｍ．所有电极宽度均为１０ｍｍ．选择厚度为０．５ｍｍ的石英玻璃片作为绝缘介质板厚度为６０μｍ的铜箔作为电极材料．９２. All Rights Reserved.气体物理２０２１年㊀第６卷图１㊀实验装置示意图Ｆｉｇ．１㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔ㊀㊀本文实验系统包括高压交流电源㊁电阻和等离子体激励器等．高压交流电源为南京苏曼等离子体公司的ＣＴＰ⁃２０００Ｋ交流电源输出正弦波电压幅值为０３０ｋＶ频率为１．６２．４ｋＨｚ．通过在电路中串联一个阻值为１０ｋΩ的电阻避免因放电电流过大而造成元器件损伤．电流探头采用美国皮尔森的Ｐｅｒｓｏｎ２８７７电流探头输入带宽２００ＭＨｚ最大输入电流１００Ａ．电压探头采用ＴｅｋｔｒｏｎｉｘＰ６０１５Ａ型无源高压探头输入电压为０２０ｋＶ带宽７５ＭＨｚ．通过ＴｅｋｔｒｏｎｉｘＭＤＯ３０３４型示波器记录波形．Ｐｉｔｏｔ管系统是由Ｐｉｔｏｔ管和ＤＣＡＬ４０１压力传感器组成灵敏度为３２ｍＶ／Ｐａ可测风速范围为０１００ｍ／ｓ．采用尼康相机Ｄ７１００（１／６ｓｆ／５．３ｉｓｏ⁃４０００）进行不同实验条件下的放电照片拍摄．２㊀实验结果与分析２．１㊀放电特性为了探究ＴＣＤＢＤ放电特性研究了不同激励电压下放电模式．图２中电源电压频率为２ｋＨｚ．第三电极为悬浮状态电极位置为ｄ１＝３ｍｍ电极宽度为ｄ２＝５ｍｍ．黄色线代表第三电极的轮廓．当激励电压峰峰值从０上升至２２ｋＶ时在高压电极与地电极之间产生了几条稀疏的丝状放电通道没有与第三电极相连．该放电为共面介质阻挡放电［１６］．当激励电压继续上升到２８ｋＶ时除了高压电极与地电极之间的丝状放电通道增多外放电通道延伸至第三电极处使得整个放电面积增大．当激励电压达到３１ｋＶ时放电细丝变得更加密集使得放电整体看上去更加均匀在第三电极附近的等离子体辐射亮度显著增强．图３是实验中测得的激励器在不同激励电压下的放电电压和电流波形．放电电流呈现为脉冲形式放电主要集中在激励电压正负半周期的上升沿与下降沿．当激励电压峰峰值由２２ｋＶ上升到３１ｋＶ时１个周期内的电流脉冲个数由５个上升到了１６个．然而电压升高时电流脉冲峰值和脉冲宽度保持基本不变分别为约４８ｍＡ和３０ｎｓ如图３（ｄ）所示．（ａ）Ｕｐｐ＝２２ｋＶ㊀㊀（ｂ）Ｕｐｐ＝２８ｋＶ㊀㊀（ｃ）Ｕｐｐ＝３１ｋＶ图２㊀第三电极不同激励电压（峰峰值）下ＴＣＤＢＤ的放电图片Ｆｉｇ．２㊀ＤｉｓｃｈａｒｇｅｐｉｃｔｕｒｅｏｆＴＣＤＢＤｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｖｏｌｔａｇｅｓ（ｐｅｅｋ⁃ｔｏ⁃ｐｅｅｋｖａｌｕｅｓ）０３. All Rights Reserved.第２期张兴等三电极共面介质阻挡放电的放电特性及诱导气流实验研究（ａ）Ｕｐｐ＝２２ｋＶ（ｂ）Ｕｐｐ＝２８ｋＶ（ｃ）Ｕｐｐ＝３１ｋＶ（ｄ）ＡｓｉｎｇｌｅｃｕｒｒｅｎｔｗａｖｅｆｏｒｍｗｉｔｈＵｐｐ＝３１ｋＶ图３㊀不同激励电压（峰峰值）下ＴＣＤＢＤ的电压和电流波形Ｆｉｇ．３㊀ＶｏｌｔａｇｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｗａｖｅｆｏｒｍｏｆＴＣＤＢＤｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｖｏｌｔａｇｅｓ（ｐｅｅｋ⁃ｔｏ⁃ｐｅｅｋｖａｌｕｅｓ）㊀㊀为了计算激励器的放电功率通过在接地处串联一个电容来获得Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ图形．其中串联的１ｎＦ的电容测得电容电压间接得到放电传输的电荷Ｑ．以电荷Ｑ为纵坐标高压电极处的电压ＵＨ为横坐标就可获得一条闭合Ｑ⁃ＵＨ曲线即Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ图形．Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ图形的面积与一个电压周期内的放电能量成正比因此由图形面积即可求得放电功率．图４是ＴＣＤＢＤ激励器在不同激励电压下的Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ图形．当激励电压峰峰值由２２ｋＶ上升到３１ｋＶ时测得Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ图形的面积不断增大相应地计算得到的放电功率从４５ｍＷ增加到了２８１ｍＷ．（ａ）Ｕｐｐ＝２２ｋＶ（ｂ）Ｕｐｐ＝２８ｋＶ（ｃ）Ｕｐｐ＝３１ｋＶ图４㊀不同激励电压（峰峰值）下ＴＣＤＢＤ激励器的Ｌｉｓｓａｊｏｕｓ图Ｆｉｇ．４㊀ＬｉｓｓａｊｏｕｓｄｉａｇｒａｍｏｆＴＣＤＢＤａｃｔｕａｔｏｒｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｖｏｌｔａｇｅｓ（ｐｅａｋ⁃ｔｏ⁃ｐｅａｋｖａｌｕｅｓ）１３. All Rights Reserved.气体物理２０２１年㊀第６卷２．２　第三电极位置对气动激励特性的影响通过改变第三电极与高压电极之间的距离探究第三电极位置对气动激励特性的影响．实验中施加激励电压（峰峰值）为２５ｋＶ频率为２ｋＨｚ．第三电极为悬浮状态电极宽度ｄ２＝３ｍｍ．红色虚线代表高压电极轮廓．见图５当第三电极与高压电极之间的距离ｄ１为０ｍｍ时第三电极与地电极之间形成了稀疏明亮的细丝通道．随着ｄ１从０ｍｍ增加到２ｍｍ时第三电极与地电极之间的放电细丝通道增多但亮度减弱且地电极右侧的等离子体面积逐渐减小．随着距离ｄ１的减小激励器诱导气流速度也发生明显变化如图６所示．气流速度的测量步骤如下将Ｐｉｔｏｔ管放置在激励器一侧１０ｍｍ处对水平方向气流速度进行５次测量取平均值作为最终实验结果．实验发现当ｄ１从０ｍｍ增加至４ｍｍ时激励器诱导的气流速度Ｖｆ从最大值２．４ｍ／ｓ逐渐下降到接近０ｍ／ｓ．（ａ）ｄ１＝０ｍｍ㊀㊀（ｂ）ｄ１＝１ｍｍ㊀㊀（ｃ）ｄ１＝２ｍｍ图５㊀第三电极与高压电极不同距离（ｄ１）下ＴＣＤＢＤ放电图Ｆｉｇ．５㊀ＴＣＤＢＤｄｉｓｃｈａｒｇｅｄｉａｇｒａｍｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｓｔａｎｃｅｓ（ｄ１）ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｈｉｒｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅａｎｄｔｈｅｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅ图６㊀激励电压（峰峰值）Ｕ＝２８ｋＶ下ＴＣＤＢＤ激励器诱导出的水平方向气流速度Ｕｆ与ｄ１的关系曲线Ｆｉｇ．６㊀ＲｅｌａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｂｅｔｗｅｅｎｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｆｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙＵｆａｎｄｄ１ｉｎｄｕｃｅｄｂｙＴＣＤＢＤａｃｔｕａｔｏｒｕｎｄｅｒｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｖｏｌｔａｇｅ（ｐｅａｋ⁃ｔｏ⁃ｐｅａｋｖａｌｕｅ）Ｕ＝２８ｋＶ如图７所示改变电极宽度对放电形态产生影响．在实验中激励电压（峰峰值）Ｕ为２２ｋＶ频率为２ｋＨｚ．第三电极与高压电极之间的距离为ｄ１＝１ｍｍ．当ｄ２从２ｍｍ增加到５ｍｍ时放电细丝通道数目减少但是单个放电通道中的等离子体辐射亮度增强类似于介质阻挡放电中的等离子体丝收缩现象形成了具有一定自组织结构的丝状放电．图８是在静止空气中激励器诱导出来的气流速度Ｖｆ与ｄ２的关系图．实验发现当ｄ２由２ｍｍ增加到９ｍｍ时激励器诱导出的气流速度Ｖｆ一直维持在１．５ｍ／ｓ左右．图９为第三电极悬浮㊁接地和外加１０ｋＶ直流高压下的ＴＣＤＢＤ放电图片．实验中激励电压（峰峰值）Ｕ为２２ｋＶ频率ｆ为２ｋＨｚ．第三电极与高压电极之间的距离为ｄ１为１ｍｍ第三电极宽度ｄ２为５ｍｍ．蓝色的虚线代表地电极轮廓．当第三电极悬浮时在高压电极㊁地电极和第三电极之间产生放电细丝通道．当第三电极接地时高压电极和地电极之间没有出现共面放电但第三电极和高压电极之间产生了较为弥散的大面积等离子体类似于表面介质阻挡放电（ＳＤＢＤ）［１］．当第三电极外加１０ｋＶ直流电压时放电状况与接地时相似．固定激励电压为２８ｋＶ采用Ｐｉｔｏｔ管测试了３种激励器诱导的气流速度大小．当第三电极悬浮时激励器诱导气流速度Ｖｆ为１．７６ｍ／ｓ．当第三电极接地或者接直流高压时激励器诱导的气流速度Ｖｆ都为２．７９ｍ／ｓ．２３. All Rights Reserved.第２期张兴等三电极共面介质阻挡放电的放电特性及诱导气流实验研究（ａ）ｄ２＝２ｍｍ㊀㊀（ｂ）ｄ２＝３ｍｍ㊀㊀（ｃ）ｄ２＝５ｍｍ图７㊀第三电极不同宽度（ｄ２）下ＴＣＤＢＤ放电图Ｆｉｇ．７㊀ＴＣＤＢＤｄｉｓｃｈａｒｇｅｄｉａｇｒａｍｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗｉｄｔｈｓ（ｄ２）ｏｆｔｈｅｔｈｉｒｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅ图８㊀激励电压（峰峰值）Ｕ＝２８ｋＶ下ＴＣＤＢＤ激励器诱导出的水平方向气流速度Ｕｆ与第三电极宽度ｄ２的关系曲线Ｆｉｇ．８㊀ＲｅｌａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｂｅｔｗｅｅｎｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｆｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙＵｆａｎｄｔｈｉｒｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅｗｉｄｔｈ（ｄ２）ｉｎｄｕｃｅｄｂｙＴＣＤＢＤａｃｔｕａｔｏｒｕｎｄｅｒｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｖｏｌｔａｇｅ（ｐｅａｋ⁃ｔｏ⁃ｐｅａｋｖａｌｕｅ）Ｕ＝２８ｋＶ（ａ）Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ（ｂ）Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ（ｃ）Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｗｉｔｈ１０ｋＶＤＣｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅ图９㊀第三电极ＴＣＤＢＤ的放电图Ｆｉｇ．９㊀ＤｉｓｃｈａｒｇｅｄｉａｇｒａｍｏｆＴＣＤＢＤｕｎｄｅｒｔｈｒｅｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ２．３㊀３种介质阻挡放电激励器放电特性与气动特性对比当ＴＣＤＢＤ的放电细丝只产生在高压和地电极之间时放电相当于ＣＤＢＤ［１７］．当第三电极接地或者直流高压时放电则发生在高压电极和第三电极之间类似于ＳＤＢＤ．为了进一步研究ＴＣＤＢＤＣＤＢＤ与ＳＤＢＤ的差别对这３种介质阻挡放电的电特性和诱导气流速度大小进行了对比实验．３种激励器的高压电极和地电极之间的距离都为１５ｍｍ电极为长度㊁宽度㊁厚度分别为１５ｍｍ１０ｍｍ６０μｍ的铜箔．介质板为厚度０．５ｍｍ的石英玻璃片．ＴＣＤＢＤ中第三电极与高压电极的距离为ｄ１＝１ｍｍ宽度为ｄ２＝５ｍｍ且为悬浮状态．如图１０所示实验中激励电压（峰峰值）为２２ｋＶ频率ｆ为２ｋＨｚ．在三者的放电图片中ＳＤＢＤ产生的等离子体辐射亮度最强㊁面积最大㊁均匀性更好．相比于ＣＤＢＤＴＣＤＢＤ的放电细丝分布密集等离子体辐射的亮度较强放电的均匀性较好．３３. All Rights Reserved.气体物理２０２１年㊀第６卷（ａ）ＣＤＢＤ㊀㊀（ｂ）ＴＣＤＢＤ㊀㊀（ｃ）ＳＤＢＤ图１０㊀３类不同介质阻挡放电图Ｆｉｇ．１０㊀Ｔｈｒｅｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅｄｉａｇｒａｍｓ㊀㊀图１１是３种介质阻挡放电的电压电流波形．在一个电压周期内ＣＤＢＤＴＣＤＢＤ和ＳＤＢＤ的放电电流为脉冲形式．首先取５个电压周期内且幅值大于１５ｍＡ的平均正脉冲个数发现以上三者的电流脉冲个数依次是４６和１２．其次ＣＤＢＤ和ＴＣＤＢＤ的放电电流出现在电压波形的正负半周期具有较好的对称性．但ＳＤＢＤ的电流脉冲集中出现在电压波形的正半周期具有显著的非对称性该非对称性与空间／表面电荷分布相关［１８］．另外ＣＤＢＤ㊁ＴＣＤＢＤ和ＳＤＢＤ的电流脉冲幅值分别是３８５３和６０ｍＡ而脉冲宽度都为３０ｎｓ．最后用Ｐｉｔｏｔ管测试了３种激励器诱导气流速度发现诱导气流速度依次为０１．７６和３．４ｍ／ｓ．㊀㊀㊀㊀㊀㊀（ａ）ＣＤＢＤ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀（ｂ）ＴＣＤＢＤ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀（ｃ）ＳＤＢＤ图１１㊀３种不同介质阻挡放电电压电流图Ｆｉｇ．１１㊀Ｖｏｌｔａｇｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｄｉａｇｒａｍｓｏｆｔｈｒｅｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ㊀㊀除了使用Ｐｉｔｏｔ管外还利用火焰长度Ｌ和相对于竖直方向的偏转角度α来直观比较３种激励器的气动特性如图１２所示．当３种激励器都没有发生放电时火焰偏转角α＝０ʎ 长度Ｌ＝３２ｍｍ．当激励电压由０升到２５ｋＶ时ＣＤＢＤ的α和Ｌ基本没有变化ＴＣＤＢＤ的偏转角α从０ʎ增加到了１７ʎ Ｌ由３２ｍｍ减短至２５ｍｍＳＤＢＤ的α由０ʎ增加到了３０ʎ Ｌ由３２ｍｍ减少到了１３ｍｍ．可见在相同激励电压下三者对气动特性的影响大小依次为ＳＤＢＤＴＣＤＢＤ和ＣＤＢＤ激励器．３　讨论本文基于ＣＤＢＤ的电极结构引入了悬浮的第三电极提出了三电极共面介质阻挡放电（ＴＣＤＢＤ）激励器．在同等条件下与ＣＢＤＢ相比该放电的细丝分布密集等离子体辐射的亮度较强㊁放电的均匀性较好㊁放电电流脉冲数多且电流峰值更大．主要原因是在外部电场作用下引入的悬浮电极处产生了一个电场密集区加强了悬浮电极与地电极间的电场更容易使空气放电产生亮度更强和均匀度更好的等离子体．４３. All Rights Reserved.第２期张兴等三电极共面介质阻挡放电的放电特性及诱导气流实验研究图１２㊀３种介质阻挡放电激励器在不同激励电压下的诱导气流速率比较Ｆｉｇ．１２㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆａｉｒｆｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｄｕｃｅｄｂｙｔｈｒｅｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅａｃｔｕａｔｏｒｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｖｏｌｔａｇｅｓ㊀㊀电极间距是影响激励器放电特性和气动特性的重要参数之一．对于ＴＣＤＢＤ诱导气流速度随着ｄ１增加而减小ｄ１＝０ｍｍ时气流速度达到最大２．４ｍ／ｓ．车学科等［１９］仿真发现ＳＤＢＤ在放电过程中可能存在非线性作用减小电极间隙能够提高流动控制的效果间隙的最佳值是０ｍｍ结果与ＴＣＤＢＤ相似．但Ｆｏｒｔｅ等［１０］通过实验得到ＳＤＢＤ的最佳间距为５ｍｍ．ＴＣＤＢＤ中当ｄ１增大后第三电极与高压电极之间的电场强度减小从而使得带电粒子在电场的驱动下获得的动能减少进而降低了与中性气体分子碰撞传递的动量导致诱导出的气流速度也下降．ＴＣＤＢＤ中激励器诱导出的气流速度不随悬浮电极的宽度变化而发生改变．然而赵小虎等［２０］发现增大地电极宽度可以让ＳＤＢＤ产生更大的体积力．姜慧等［２１］还发现电极宽度对放电电流和等离子体的发光强度影响不大但电极宽度越大放电丝分布越不均匀与本文结果类似．原因可能如下当ｄ２增大时虽然ＴＣＤＢＤ的单个放电细丝中粒子间传递动量增加但是放电区域面积减小㊁带电粒子密度降低使得激励器的诱导气流速度基本不变．当第三电极接地时ＴＣＤＢＤ的地电极和第三电极的电位相同第三电极和高压电极之间的距离是介质板的厚度小于地电极和高压电极之间的距离．因此在相同的激励电压下激励器中第三电极和高压电极之间容易发生表面介质阻挡放电（ＳＤＢＤ）．当第三电极接直流高压时在直流电源系统中高压端起到了类似接地作用即同样形成了ＳＤＢＤ．在诱导气流速度方面ＴＣＤＢＤ诱导出气流速度（最大为２．４ｍ／ｓ）小于ＳＤＢＤ而ＣＤＢＤ诱导的气流速度几乎为零．这可能是在介质板下表面的悬浮电极㊁介质板以及介质板上表面的地电极组成了类似ＳＤＢＤ结构．在外部电场作用下悬浮电极和地电极之间空气电离产生的带电粒子发生定向运动并碰撞空气分子诱导出了气流．但在相同的电压激励下与ＳＤＢＤ相比悬浮电极处的电场强度要小于ＳＤＢＤ的高压电极处的电场强度因此即使在相同的电极间距下ＴＣＤＢＤ中悬浮电极和地电极之间电场要小于ＳＤＢＤ中高压电极和地电极之间电场导致了ＴＣＤＢＤ产生的等离子体数量和诱导出的气流强度要小于ＳＤＢＤ．４　结论本文研究了ＴＣＤＢＤ激励器的放电特性与诱导气流性能并与ＣＤＢＤ㊁ＳＤＢＤ激励器进行对比实验得出以下结论（１）随着激励电压的升高ＴＣＤＢＤ先在高压电极和地电极之间发生共面放电当电压升高到一定值时丝状放电延伸到了第三电极处而且放电细丝的密度㊁辐射亮度和面积增加放电的均匀性变好．激励电压的提高会使放电电流脉冲数增多但电流脉冲幅值基本不变．（２）随着ｄ１的变大ＴＣＤＢＤ放电面积和发光亮度下降诱导的气流速度越来越小直至为零诱导出的气流速度最大为２．４ｍ／ｓ．当ｄ２变大时５３. All Rights Reserved.气体物理２０２１年㊀第６卷ＴＣＤＢＤ单个细丝发光亮度增强但细丝数目明显减少放电均匀性变得越来越差．诱导出的气流速率不变保持在１．５ｍ／ｓ左右．当第三电极加载直流电压或者接地时ＴＣＤＢＤ放电的形式变成了沿面介质阻挡放电（ＳＤＢＤ）．（３）通过比较３种介质阻挡激励器特性发现在相同的激励电压下ＳＤＢＤ的放电细丝最密集等离子体发光亮度最强放电的均匀性最好．ＳＢＤＢ的电流脉冲数和峰值都大于ＴＣＤＢＤ和ＣＤＢＤ．在诱导气流速度方面ＳＤＢＤ激励器诱导的气流速度大于ＴＣＤＢＤ而ＣＤＢＤ诱导的气流速度几乎为零．致谢㊀本研究获得国家自然科学基金（５１９７７１１０）㊁中央高校基本科研业务费（ＮＴ２０２０００７）资助项目资助．参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）［１］㊀ＺｈａｎｇＣＭａＹＹＫｏｎｇＦｅｔａｌ．ＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｐｌａｓｍａｓａｎｄｄｉｒｅｃｔｆｌｕｏｒｉｎａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＡｌ２Ｏ３⁃ｆｉｌｌｅｄｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎＡｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＳｕｒｆａｃｅａｎｄＣｏａｔｉｎｇｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ２０１９３６２１⁃１１．［２］ＷｕＳＱＣａｏＹＬｕＸＰ．Ｔｈｅｓｔａｔｅｏｆｔｈｅａｒｔｏｆａｐｐｌｉｃａ⁃ｔｉｏｎｓｏｆａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ⁃ｐｒｅｓｓｕｒｅｎｏｎｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｐｌａｓｍａｊｅｔｓｉｎｄｅｎｔｉｓｔｒｙ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＰｌａｓｍａＳｃｉｅｎｃｅ２０１６４４（２）１３４⁃１５１．［３］郝泽宇于红杨亮等．大气压沿面介质阻挡放电流动控制影响因素研究［Ｊ］．真空科学与技术学报２０１５３５（７）８３７⁃８４３．ＨａｏＺＹＹｕＨＹａｎｇＬｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｆａｉｒｆｌｏｗｃｏｎｔｒｏｌｂｙｓｕｒｆａｃｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅａｔａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＶａｃｕｕｍＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ２０１５３５（７）８３７⁃８４３（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［４］ＺｈａｎｇＣＨｕａｎｇＢＤＬｕｏＺＢｅｔａｌ．Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ⁃ｐｒｅｓ⁃ｓｕｒｅｐｕｌｓｅｄｐｌａｓｍａａｃｔｕａｔｏｒｓｆｏｒｆｌｏｗｃｏｎｔｒｏｌｓｈｏｃｋｗａｖｅａｎｄｖｏｒｔｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ［Ｊ］．ＰｌａｓｍａＳｏｕｒｃｅｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ２０１９２８（６）０６４００１．［５］吴云李应红．等离子体流动控制研究进展与展望［Ｊ］．航空学报２０１５３６（２）３８１⁃４０５．ＷｕＹＬｉＹＨ．Ｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄｏｕｔｌｏｏｋｏｆｐｌａｓｍａｆｌｏｗｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＡｃｔａＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｅｔＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａＳｉｎｉｃａ２０１５３６（２）３８１⁃４０５（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［６］翟琪张正科蔡晋生等．等离子体激励翼型分离流动控制数值模拟［Ｊ］．气体物理２０１６１（２）２２⁃２８．ＺｈａｉＱＺｈａｎｇＺＫＣａｉＪＳｅｔａｌ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｌａｓｍａｃｏｎｔｒｏｌｏｆｓｅｐａｒａｔｅｄｆｌｏｗｓｏｖｅｒａｉｒｆｏｉｌｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃｓｏｆＧａｓｅｓ２０１６１（２）２２⁃２８（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［７］ＳｈａｎｇＪＪ严红刘凡．等离子体激励器在航空航天工程中的应用前景［Ｊ］．气体物理２０１８３（２）１⁃１２．ＳｈａｎｇＪＪＹａｎＨＬｉｕＦ．Ａｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅｏｆｐｌａｓｍａａｃｔｕａ⁃ｔｏｒｓｉｎａｅｒｏｓｐａｃｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃｓｏｆＧａｓｅｓ２０１８３（２）１⁃１２（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［８］ＪｏｎｇＡＤＢｉｊｌＨ．Ｃｏｒｎｅｒ⁃ｔｙｐｅｐｌａｓｍａａｃｔｕａｔｏｒｓｆｏｒｃａｖｉｔｙｆｌｏｗ⁃ｉｎｄｕｃｅｄｎｏｉｓｅｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＡＩＡＡＪｏｕｒｎａｌ２０１５５２（１）３３⁃４２．［９］史志伟范本根．不同结构等离子体激励器的流场特性实验研究［Ｊ］．航空学报２０１１３２（９）１５８３⁃１５８９．ＳｈｉＺＷＦａｎＢＧ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｆｌｏｗｆｉｅｌｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｌａｓｍａａｃｔｕａｔｏｒｓ［Ｊ］．ＡｃｔａＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｅｔＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃａＳｉｎｉｃａ２０１１３２（９）１５８３⁃１５８９（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［１０］ＦｏｒｔｅＭＪｏｌｉｂｏｉｓＪＰｏｎｓＪｅｔａｌ．Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆａｄｉｅ⁃ｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅａｃｔｕａｔｏｒｂｙｓｔａｔｉｏｎａｒｙａｎｄｎｏｎ⁃ｓｔａｔｉｏｎａｒｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｉｎｄｕｃｅｄｆｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙａｐ⁃ｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏａｉｒｆｌｏｗｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｉｎＦｌｕｉｄｓ２００７４３（６）９１７⁃９２８．［１１］吴阳阳贾敏王蔚龙等．新型介质阻挡放电等离子体激励器的放电与诱导流动特性实验［Ｊ］．电工技术学报２０１６３１（２４）４５⁃５３．ＷｕＹＹＪｉａＭＷａｎｇＷＬｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅａｎｄｉｎｄｕｃｅｄｆｌｏｗｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｎｅｗｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｌａｓｍａａｃｔｕａｔｏｒ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ２０１６３１（２４）４５⁃５３（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［１２］ＨａｏＪＮＴｉａｎＢＬＷａｎｇＹＬｅｔａｌ．Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｐｌａｓｍａｄｙｎａｍｉｃｓｆｏｒａｃｔｉｖｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｆｌｏｗｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｃｅＣｈｉｎａＰｈｙｓｉｃｓＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎｏｍｙ２０１４５７（２）３４５⁃３５３．［１３］ＭｏｒｅａｕＥＳｏｓａＲＡｒｔａｎａＧ．Ｅｌｅｃｔｒｉｃｗｉｎｄｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｓｕｒｆａｃｅｐｌａｓｍａａｃｔｕａｔｏｒｓａｎｅｗｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒ⁃ｇｅｂａｓｅｄｏｎａｔｈｒｅｅ⁃ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｇｅｏｍｅｔｒｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓＤＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ２００８４１（１１）１１５２０４⁃１１５２１２．［１４］ＷｕＳＱＨｕａｎｇＧＷＣｈｅｎｇＷＸｅｔａｌ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｎｄｔｈｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌｏｎｔｈｅｂｒｅａｋｄｏｗｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏｐｌａｎａｒｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅｉｎａｍｂｉｅｎｔａｉｒ［Ｊ］．ＰｌａｓｍａＰｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄＰｏｌｙｍｅｒｓ２０１７１４（１２）ｅ１７００１１２．［１５］史曜炜周若瑜崔行磊等．不同电源激励下共面介质阻挡放电特性实验［Ｊ］．电工技术学报２０１８３３（２２）５３７１⁃５３８０．ＳｈｉＹＷＺｈｏｕＲＹＣｕｉＸＬｅｔａｌ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓ⁃ｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏｐｌａｎａｒｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒ６３. All Rights Reserved.第２期张兴等三电极共面介质阻挡放电的放电特性及诱导气流实验研究ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄｒｉｖｅｎｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｉｅｓ［Ｊ］．Ｔｒａｎｓａｃ⁃ｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ２０１８３３（２２）５３７１⁃５３８０（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［１６］ＳｔｅｐａｎｏｖａＶＫｅｌａｒＪＧａｌｍｉｚＯｅｔａｌ．Ａｒｅａｌｈｏｍｏｇｅ⁃ｎｅｉｔｙｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｌａｓｍａｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｄｉｆｆｕｓｅｃｏｐｌａｎａｒｓｕｒｆａｃｅｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅｉｎａｍｂｉｅｎｔａｉｒａｔａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ［Ｊ］．ＣｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｔｏＰｌａｓｍａＰｈｙｓｉｃｓ２０１７５７（４）１８２⁃１８９．［１７］ＯｐａｉｔｓＤＦＳｈｎｅｉｄｅｒＭＮＭｉｌｅｓＲＢｅｔａｌ．Ｓｕｒｆａｃｅｃｈａｒｇｅｉｎｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｌａｓｍａａｃｔｕａｔｏｒｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓｉｃｓｏｆＰｌａｓｍａｓ２００８１５（７）０７３５０５．［１８］ＰａｎｉｅｌＥＲａｂａｔＨＨｏｎｇＤＰ．ＲｅｌａｔｉｖｅｒｅｓｉｄｕａｌｃｈａｒｇｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｄｉｓｃｈａｒｇｅｉｍａｇｅｏｆａｓｕｒｆａｃｅＤＢＤ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＰｌａｓｍａＳｃｉｅｎｃｅ２０１４４２（１０）２６９６⁃２６９７．［１９］车学科聂万胜丰松江等．介质阻隔面放电的结构参数［Ｊ］．高电压技术２００９３５（９）２２１３⁃２２１９．ＣｈｅＸＫＮｉｅＷＳＦｅｎｇＳＪｅｔａｌ．Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｐａｒａｍ⁃ｅｔｅｒｏｆｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｓｕｒｆａｃｅｄｉｓｃｈａｒｇｅ［Ｊ］．ＨｉｇｈＶｏｌｔ⁃ａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ２００９３５（９）２２１３⁃２２１９（ｉｎＣｈｉ⁃ｎｅｓｅ）．［２０］赵小虎李应红李益文等．介质阻挡放电等离子体气动激励的动量特性［Ｊ］．航空动力学报２０１０２５（８）１７９１⁃１７９８．ＺｈａｏＸＨＬｉＹＨＬｉＹＷｅｔａｌ．Ｍｏｍｅｎｔｕｍｃｈａｒａｃｔｅｒ⁃ｉｓｔｉｃｏｆｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｌａｓｍａａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃａｃｔｕａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＰｏｗｅｒ２０１０２５（８）１７９１⁃１７９８（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［２１］姜慧邵涛章程等．不同电极间距下纳秒脉冲表面介质阻挡放电分布特性［Ｊ］．电工技术学报２０１７３２（２）３３⁃４２．ＪｉａｎｇＨＳｈａｏＴＺｈａｎｇＣｅｔａｌ．Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒ⁃ｉｓｔｉｃｓｏｆｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ⁃ｐｕｌｓｅｄｓｕｒｆａｃｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｒｒｉｅｒｄｉｓ⁃ｃｈａｒｇｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｄｅｇａｐｓ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ２０１７３２（２）３３⁃４２（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）．７３. All Rights Reserved.。

介质阻挡放电的优势

介质阻挡放电的优势随着现代科技日益发展，介质阻挡放电已成为一种广泛应用于电工领域的高科技技术。

介质阻挡放电能够通过气体局部放电的方式，使高压电流在介质中不断推进，并形成高能量密度的电子束和电子流，从而实现长距离电流输送和能量传递。

那么，介质阻挡放电有哪些优势呢？一、高效能传导，低损耗相对于常规线路输电，介质阻挡放电具有高效能传导和低损耗的特点。

在常规输电中，电流与空气的接触面积较小，能量传递也相对缓慢。

而在介质阻挡放电中，通过移动电子的高速能量传递方式，传输效率大大提高。

此外，介质阻挡放电可以通过控制电子的密度和速度，以及合理选择介质的类型和压力，进一步提高效能传度和降低损耗。

二、可靠性高，维护成本低介质阻挡放电技术采用气体局部放电的方式传输电流，相对于传统的金属线路而言，不易发生短路和故障。

在故障发生时，也更容易定位和解决问题。

另外，由于输电过程中没有密集的金属线杆，除非介质失效，否则维护起来比传统的线路成本更低。

三、适应环境广介质阻挡放电技术可以应用于几乎所有环境中，包括空气、水、地下、太空等。

通过合理选择介质类型，可以适应不同的温度、压力、湿度和电压等环境要求。

此外，在塔架的支持方面，不需要占用太多的地面面积，适用于狭小复杂环境的输电。

四、安全性高介质阻挡放电技术具有高安全性。

在传统的输电过程中，因为金属线杆需要大量的占用土地和人力物力维护费用，并且常常发生电弧、重载、短路等故障。

而介质阻挡放电技术不仅可靠性更高，而且在发生故障时，多采用回路自动断电保险措施，保障了设备和人员的安全。

五、环保性好介质阻挡放电技术具备更好的环保性。

在传统的输电过程中，大量的金属导线和电缆存在不可避免的化学污染和环境损害。

而介质阻挡放电直接通过气体放电的方式传输电能，不需要使用有害的化学材料和元素，对自然生态绿化和环境保护具有积极意义。

六、可配合多元化的能源种类介质阻挡放电技术可以配合多种不同的新能源种类进行使用，如太阳能、风能、地热能、潮汐能等，成功推进可再生能源的开发。

介质阻挡放电电源和放电特性及其应用的研究的开题报告

介质阻挡放电电源和放电特性及其应用的研究的开题报告【摘要】介质阻挡放电技术已经广泛应用于气体放电等领域，而介质阻挡放电电源和放电特性的研究则是该技术不断发展的基础。

本文拟通过对介质阻挡放电电源和放电特性的研究，探究其在气体放电等领域的应用。

【关键词】介质阻挡放电，电源，放电特性，应用【正文】1. 研究背景介质阻挡放电技术作为一种高压、低电流的放电技术，已经被广泛应用于气体离子源、等离子体反应器、微波发生器、高压气体放电灯等领域。

其优点在于放电初始化简单、能量损失小、稳态操作可靠等。

然而，介质阻挡放电技术的应用也受到了许多因素的制约，如放电时的声发射、热发射等。

2. 研究目的与意义介质阻挡放电电源和放电特性的研究，是指从基本发生和传输现象开始，探讨介质阻挡放电现象以及基本性质、机理等问题的研究。

通过对介质阻挡放电电源和放电特性的研究，可以深入了解介质阻挡放电技术的基本原理，进而提高其应用的效率和可靠性。

其意义在于为气体放电等领域的研究和应用提供支持，为推动新型高效、节能、绿色的能源技术的发展提供科学依据。

3. 研究方法本文采用文献研究法，收集和分析现有的介质阻挡放电电源和放电特性的研究成果，包括电场分布、电晕放电、辉光放电、平坦放电等方面。

此外，还将通过数值模拟等方法，对研究过程中产生的问题进行分析和验证。

4. 研究内容本文将重点从以下几个方面进行研究：（1）介质阻挡放电基本理论介质阻挡放电技术的基本原理是电荷在介质中的传导、积累及终止放电过程。

该部分将围绕电荷转运、空间载流子分析等方面开展研究。

（2）介质阻挡放电电源介质阻挡放电电源的研究主要涉及放电电源的理论建模、建模算法以及数值计算等方面。

该部分将建立模型，分析与模拟电源的放电过程。

（3）介质阻挡放电特性介质阻挡放电特性研究的学科内容十分广泛，既涉及电场分布、电晕放电、辉光放电、平坦放电等方面，也涉及其所产生的声发射、热发射、光发射等问题。

该部分将在以上方面进行研究。

沿面型介质阻挡放电的电气特性

率成正比。
关键词：沿面型介质阻挡放电；放电特性；等效电路； Lissajous 图形；虚拟电极；放电功率
中图分类号： TM8； O59
文献标识码： A
文章编号： 1003-3076（ 2012） 01-0026-04
引言
介质阻挡放电（ Dielectric Barrier Discharge， DBD）又称无声放电，能够在常压下产生具有高能量的非平衡等离子体，目前已在臭氧合成、平面显示、环境保护、医疗灭菌、材料表面改性、气流控制等领域获得了广泛研究和应用［1 -4］。
2 沿面型 DBD 的等效电路
DBD 过程伴随着介质板表面电荷的不断积聚与释放，积聚电荷处的介质板表面可以等效为一虚拟电极，沿面型 DBD 放电过程中等效参数如图 2 所示，放电的等效电路如图 3 所示。
质板厚度、介质相对介电常数和等离子体在介质表面覆盖的面积等决定，会随着放电的强弱而改变， Cg1 为放电气隙的等效电容，Rg1 为放电的等效电阻，其值均会受放电强弱的影响。放电维持电压 Up1 是一个重要的电学参量，它的大小直接与放电的功率有关，将 Up1 定义为一个平均放电电压，其值取决于放电气体成分、间隙中的粒子浓度以及间隙宽度，在放电作用的周期内是一个常量［11］。
DBD 中采用高频交流电源供电，在电源的下半个周期正面、背面电极极性反转，整个放电过程可以不断持续下去。放电过程中在介质板表面积聚的电荷，形成了一个除正面电极和背面电极之外的虚拟电极，对放电的进行产生影响，基于此本文对 DBD 电路参数进行等效，建立了放电的电路模型。

共面型介质阻挡放电的击穿特性1

介质阻挡放电特性及其影响因素.

7 介质阻挡放电技术与应用

介质阻挡放电的基本原理

介质阻挡放电

介质阻挡放电 自持放电

沿面型介质阻挡放电的电气特性

介质阻挡放电工作原理

介质阻挡放电的优势

介质阻挡放电工作原理

介质阻挡放电实验报告

介质阻挡放电及其应用

介质阻挡放电的优势

介质阻挡放电及其应用

《介质阻挡放电zz》课件

同轴圆柱结构介质阻挡放电光电特性及仿真研究

三电极共面介质阻挡放电的放电特性及诱导气流实验研究

介质阻挡放电的优势

介质阻挡放电电源和放电特性及其应用的研究的开题报告

沿面型介质阻挡放电的电气特性

介质阻挡放电自持放电