闭环霍尔式等离子体激励器寿命监测系统技术方案

本发明专利技术公开的闭环霍尔式等离子体激励器寿命监测系统，包括有依次连接的电流检测电路、示波器、控制系统、信号发生器及高压电源；高压电源还连接有高速固态继电器，高速固态继电器还与控制系统连接。该系统可以实时监测等离子体激励器工作时电流变化情况，避免由于激励器老化、温度过高而引发的安全事故，延长等离子体激励器的使用寿命。离子体激励器的使用寿命。离子体激励器的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
闭环霍尔式等离子体激励器寿命监测系统


[0001]本专利技术属于等离子激励器体控制
，具体涉及一种闭环霍尔式等离子体激励器寿命监测系统。

技术介绍

[0002]近年来，主动流动控制技术发展迅猛，等离子体流动控制是基于等离子体气动激励的新型主动流动控制技术，在改善飞行器/发动机空气动力特性方面具有广阔的应用前景。实现等离子体流动控制主要依托的装置是等离子体激励器，目前常用的是介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge，DBD) 等离子体激励器，该激励器由上、下电极和中间的绝缘介质层组成。其具有尺寸小、重量轻、响应时间短、激励频带宽、无机械运动部件，可利用微量的、局部的气流扰动来控制大流量、全局性气流等优势。但不足之处在于等离子体激励器使用寿命有限，无法长时间处于高负载状态。
[0003]影响DBD等离子体激励器寿命的关键因素是绝缘介质层的耐高温性。由于DBD长时间放电，绝缘介质层表面会受到剧烈的等离子体刻蚀作用，存在降解现象，造成绝缘层老化，容易被外加电场击穿，严重缩短了激励器的使用寿命。一旦等离子体激励器绝缘介质层被击穿，绝缘介质层等效电阻突然降低，回路系统内电流骤增，产生的传输电荷和放电热量不断增大，引起绝缘层温度不断升高，容易引发火灾等安全隐患。
[0004]目前等离子体激励器寿命检测方面的研究比较匮乏，基于上述需求，本专利技术提出一种闭环霍尔式等离子体激励器寿命监测装置，该装置能够实时监测等离子体激励器的工作状态并及时根据工作状态做出智能控制，避免等离子体激励器长时间工作在临界状态，降低其引发事故风险的可能性，有效延长等离子体激励器的使用寿命。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种闭环霍尔式等离子体激励器寿命监测系统，通过该装置可以实时监测等离子体激励器工作时电流变化情况，避免由于激励器老化、温度过高而引发的安全事故，延长等离子体激励器的使用寿命。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，闭环霍尔式等离子体激励器寿命监测系统，包括有依次连接的电流检测电路、示波器、控制系统、信号发生器及高压电源；高压电源还连接有高速固态继电器，高速固态继电器还与控制系统连接。
[0007]本专利技术的特征还在于，
[0008]电流检测电路包括有磁芯及运算放大器，磁芯为环状空心磁芯；磁芯的中心处设置有霍尔元件，磁芯的芯体上套有原边线圈P
C
及副边线圈S
C
；磁芯的芯体上还连接有电阻R1及电阻R2，电阻R1及电阻R2还分别与运算放大器的两个输入端连接；运算放大器的输出端与副边线圈S
C
的第一端连接；副边线圈S
C
的第二端分别与示波器及电阻R
M
连接，电阻R
M
接地。
[0009]示波器型号为Tektronix DPO2024。
[0010]信号发生器型号为Tektronix AFG3021。
[0011]控制系统选用Arduino UNO主板。
[0012]本专利技术的有益效果是：
[0013](1)本专利技术系统填补目前等离子体激励器实验领域的空缺，能够有效检测当前等离子体激励器的工作状态，避免实验过程中由于绝缘层老化、电流变大、温度过高而造成的安全问题。
[0014](2)本专利技术系统所采用的电流检测电路使用非接触式测量，响应速度快，测量精度高，当原边与副边磁场达到平衡时，利用副边补偿电流来精确反映原边电流值。
[0015](3)本专利技术系统能够反映出实时监测到的等离子体激励器工作时电流变化情况，使用控制系统进行智能监测与反馈调节，减少等离子体激励器处于临界状态的时间，延缓激励器的老化速度。
[0016](4)本专利技术系统结构简单，便于控制，响应速度快，有效避免电磁干扰，能够适用于绝大多数等离子体激励器的检测。
附图说明
[0017]图1是本专利技术闭环霍尔式等离子体激励器寿命监测系统的结构示意图；
[0018]图2是本专利技术系统中DBD激励器与电源连接的示意图；
[0019]图3是本专利技术系统中电流检测电路原理图；
[0020]图4是本专利技术闭环霍尔式等离子体激励器寿命监测系统的工作流程图。
[0021]图中，1.磁芯，2.霍尔元件，3.运算放大器，4.DBD激励器，5.激励器上电极，6.激励器下电极，7.激励器绝缘介质层，8.等离子体产生区域，9.等离子体诱导流动的方向，10.电流检测电路，11.信号发生器，12.示波器，13. 高速固态继电器，14.控制系统，15.高压电源，16.原边线圈P
C
，17.副边线圈 S
C
。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0023]本专利技术提供闭环霍尔式等离子体激励器寿命监测系统，如图1
‑
3所示，包括有依次连接的电流检测电路10、示波器12、控制系统14、信号发生器 11及高压电源15；高压电源15与DBD激励器4连接，DBD激励器4与电流检测电路10连接；高压电源15还连接有高速固态继电器13，高速固态继电器13还与控制系统14连接。
[0024]电流检测电路10包括有磁芯1及运算放大器，磁芯(1为环状空心磁芯；磁芯1的中心处设置有霍尔元件2，磁芯1的芯体上套有原边线圈P
C
16及副边线圈S
C
17，原边线圈P
C
16的一端与激励器4的上电极5连接，原边线圈 P
C
16的另一端与激励器4的下电极6相连；磁芯1的芯体上还连接有电阻 R1及电阻R2，电阻R1及电阻R2还分别与运算放大器3的两个输入端连接；运算放大器3的输出端与副边线圈S
C
17的第一端连接；副边线圈S
C
17的第二端分别与示波器12及电阻R
M
连接，电阻R
M
接地；副边线圈S
C
17与示波器12连接的端部为M端。
[0025]根据霍尔效应原理，由电流检测电路10测量电流值，通过控制系统14 进行智能闭环控制，达到实时监测电流变化的效果。
[0026]示波器12型号为Tektronix DPO2024。
[0027]信号发生器11型号为Tektronix AFG3021。
[0028]控制系统14选用Arduino UNO主板。
[0029]DBD激励器4选用常规DBD，包括由上至下依次设置的上电极5、绝缘介质层7及下电极6，上、下电极间距为0.01mm
‑
0.3mm，绝缘介质层7 的厚度为0.01mm
‑
0.1mm，绝缘介质层7的材质为聚四氟乙烯，介电常数为 2。
[0030]将DBD激励器4的上电极5与高压电源15的输出端相连，下电极6与地相连，信号发生器11输出端与高压电源15的信号输入端相连。当供给的电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.闭环霍尔式等离子体激励器寿命监测系统，其特征在于，包括有依次连接的电流检测电路(10)、示波器(12)、控制系统(14)、信号发生器(11)及高压电源(15)；高压电源(15)还连接有高速固态继电器(13)，高速固态继电器(13)还与控制系统(14)连接。2.根据权利要求1所述的闭环霍尔式等离子体激励器寿命监测系统，其特征在于，所述电流检测电路(10)包括有磁芯(1)及运算放大器(3)，磁芯(1)为环状空心磁芯；磁芯(1)的中心处设置有霍尔元件(2)，磁芯(1)的芯体上套有原边线圈P
C
(16)及副边线圈S
C
(17)；磁芯(1)的芯体上还连接有电阻R1及电阻R2，电阻R1及电阻R2还分别与运算放大器(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑博睿，张倩，赵太飞，刘园鹏，金元中，葛畅，聂胜阳，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：