本发明专利技术公开了一种离子风气流加速装置，包括由电晕极和集电极构成的电极结构，其中，电晕极为针尖放电式电晕极。可见，本发明专利技术实施例提供的离子风气流加速装置中，电极结构采用针尖放电的形式，放电能力相对于常规放电形式有无比的优越性。此外，本发明专利技术还公开了一种离子风气流加速装置电流密度测试装置，其测试过程中对电极结构间电场无扰动、电磁干扰小，可以保持电极结构间的电场和离子风速的稳定性，从而更精确地测得离子风气流加速装置的电流密度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及等离子体领域，特别涉及一种离子风气流加速装置及其电流密度测试>J-U ρ α装直。
技术介绍
离子风的历史可以追溯到1709年,英国科学家Francis Hauksbee首次发现离子风现象。1899年，英国人Chattock通过一对平板电极的实验得出了离子风倾斜平板的压力和电流的简单关系，首次定量分析了离子风现象。 “空气电晕放电”是指在曲率半径大小相差极大的电极之间施加高压，诱导在曲率半径较小的电极附近的空气电离。离子风气流加速装置则是利用空气放电时的离子运动产生的气流实现气流加速的一种装置。离子风发生过程可描述为空气中存在的自由电子和离子在受到强电场的作用下产生气流加速，从而获得足够的能量。高速运动的离子和电子频繁碰撞中性空气分子诱导其产生新的离子和电子。新的电子和离子在库仑力的作用下获得更大能量撞击空气中性分子，从而产生更多的离子和电子。上述过程循环往复，电流迅速达到饱和，发生“电子雪崩”，产生大量离子和电子。电晕极I与集电极2之间的区域可分为“电离区”和“漂移区”两部分，如图I所示，电晕极I和电离层边界04之间的区域称为“电离区”;集电极2和电离层边界04的区域称为“漂移区”。电离区内存在正离子05和电子02。电子02受电场力作用向电晕极I运动并被吸附中和；正离子05受电场力作用向电离层边界04移动，继而进入漂移区，在继续向集电极2运动的过程中，与中性气体颗粒06碰撞、吸附及中和，进行能量和动量的转移，带动周围中性空气分子运动继而形成持续的离子风。离子风气流加速装置机理的本质是空气分子发生电晕放电，诱导空气中的中性粒子发生电离并产生气流运动的过程。离子风气流加速装置主要由电极结构、高压电源以及气流通道三部分组成，其相互作用关系可用图2表示为高压电源为电极结构提供能量及波动电压，气流通道与电极结构之间存在流体边界效应。其中，高压电源为气体分子发生电晕放电和极间离子输运提供能量，电极结构的参数主要涉及电晕极与集电极的几何形状以及两者之间的距离等，气流通道作为气流运动的通道，可提供不同的实验环境，包括空气湿度、气体类型、室内温度、光线等的不同。离子风气流加速装置机理的复杂性是由于其内部涉及到两电极之间发生电晕放电的电场、空间电荷密度场、气流通道内的流场等多个物理场的耦合。因此，研究并分析每个场量的参数和变化，使其利于气流量的增大，进而提高离子风速，是人们实验研究的主要目的。由前述，空间电荷密度由电晕放电的电场强度决定。电晕放电产生的空间电荷自身会激发产生新的电场，从而影响原来电场的大小和空间分布。产生离子风的关键在于空气分子发生电晕放电，在电场力作用下加速运动，与周围中性空气分子发生动电能和动能的交换，带动周围空气分子运动从而产生气流。所以，空间电荷密度的大小直接影响气流速度。气流场的速度反过来又影响空间电荷的对流和扩散。气流场不但影响空间电荷分布，还影响着空间电场的分布。在离子风气流加速装置中，只有当电压、电流满足一定条件才能产生稳定的气流继而产生离子风。理论研究表明电晕放电只有在辉光放电条件下才能在电晕极和集电极之间形成稳定的电流密度，即电流值大于O. 5mA/m时才有较大的离子风产生，但电流值达到IA时，将会有火花放电现象产生，从而极间电压迅速下降，此时离子风速极其微弱甚至无离子风。影响离子风气流加速装置的电压和电流的因素除了电极形状、电极材料、电晕电极结构性(正电晕还是负电晕)，还包括放电气体所处的实验环境的温度、压强、湿度等，另外，空气中的悬浮的固体颗粒也会影响电压或电流变化。因此，对气流加速装置内部电场特性的研究是离子风速特性的一个方向。两电极间的不同位置的电流密度分布的均匀程度对气流加速装置的转换效率具有明显影响，研究离子风气流加速装置的集电极上的电流密度波形能够对离子风特性进行深入的探讨。以往的离子风气流加速装置以及其电波密度测试装置，具有如下局限a、以往的气流加速装置大多采用线-筒式、线-板式等放电形式，放电能力特别低，产生的风速比较小；b、将电流密度计直接接到集电极上，测试点不够多，测量不够精确；C、用指针式电流表来测量某一点的电流值，而电流变化的周期往往小于1/10秒，所以，传统的指针式电流表无法测量电流波形(电流波形是指在同一时刻的各个测试点的电流值形成的波形);d、传统的指针式电流表，进行电流测试时容易弓I起火花放电、电磁干扰，造成电场内的电流瞬间发生变化，对离子风速的稳定性造成影响；e、传统的测试装置，没有设置保护电路，电流表容易受到电冲击而损坏。因此，如何提供一种放电能力较高的离子风气流加速装置，以及如何提供一种离子风气流加速装置电流密度测试装置，避免测试过程中影响电极结构间的电场和离子风速的稳定性，从而可以更精确地测得离子风气流加速装置的电流密度，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种离子风气流加速装置，其放电能力相对于传统的放电形式具有无比的优越性；本专利技术还提供了一种离子风气流加速装置电流密度测试装置，其测试过程对电极结构间电场无扰动、电磁干扰小，可以保持电极结构间的电场和离子风速的稳定性，从而更精确地测得离子风气流加速装置的电流密度。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案一种离子风气流加速装置，包括由电晕极和集电极构成的电极结构，所述电晕极为针尖放电式电晕极。优选地，在上述离子风气流加速装置中，所述集电极具有彼此绝缘的金属网孔。一种离子风气流加速装置电流密度测试装置，包括所述离子风气流加速装置，以及用于采集所述集电极上的电流密度数据的计算机数据采集系统。优选地，在上述离子风气流加速装置电流密度测试装置中，所述计算机数据采集系统包括数字万用表和计算机，所述数字万用表测量所述集电极上的电流密度，并发送给所述计算机进行显示和记录。 优选地，在上述离子风气流加速装置电流密度测试装置中，所述集电极具有彼此绝缘的金属网孔，所述计算机数据采集系统包括至少一条采集线路，且每条所述采集线路仅与一个所述金属网孔连接。优选地，在上述离子风气流加速装置电流密度测试装置中，所述计算机数据采集系统还包括数字开关，所述数字开关将同一时间测得的多个所述采集线路中的信号，依次接到所述数字万用表中。优选地，在上述离子风气流加速装置电流密度测试装置中，所述数字开关和所述数字万用表放置在PXI机箱内，所述计算机的主机通过电缆连接到所述PXI机箱来控制所述数字开关和所述数字万用表。 优选地，在上述离子风气流加速装置电流密度测试装置中，所述PXI机箱和所述计算机主机放置在屏蔽电场的屏蔽柜内。优选地，在上述离子风气流加速装置电流密度测试装置中，还包括设置于所述集电极与所述数字万用表之间的过压保护电路。优选地，在上述离子风气流加速装置电流密度测试装置中，所述过压保护电路由压敏电阻和气体放电管组成两级保护。从上述的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的离子风气流加速装置中，电极结构采用针尖放电的形式，放电能力相对于常规放电形式有无比的优越性。并且，本专利技术实施例提供的离子风气流加速装置电流密度测试装置，其测试过程中对电极结构间电场无扰动、电磁干扰小，可以保持电极结构间的电场和离子风速的稳定性，从而更精确地测得离子风气流加速装置的电流密度。附图说明为了本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种离子风气流加速装置，包括由电晕极（1）和集电极（2）构成的电极结构，其特征在于，所述电晕极（1）为针尖放电式电晕极。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：庄蒙蒙，张德轩，孔春林，刘杰，朱继保，任燕，
申请(专利权)人：杭州天明环保工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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