Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ ФАЗ РАЗВИТИЯ ВОЛНОВЫХ И ТОКОВЫХ СТРУКТУР СКОЛЬЗЯЩЕГО РАЗРЯДА
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ ФАЗ РАЗВИТИЯ ВОЛНОВЫХ И ТОКОВЫХ СТРУКТУР СКОЛЬЗЯЩЕГО РАЗРЯДА

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ ФАЗ РАЗВИТИЯ ВОЛНОВЫХ И ТОКОВЫХ СТРУКТУР СКОЛЬЗЯЩЕГО РАЗРЯДА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к физическим средствам исследования газовых разрядов. Цель изобретения - повышение информативности за счет формирования высоковольтного импульса напряжения апериодической формы. Устройство содержит высоковольтный 1 и заземленный 2 электроды, расположенные на поверхности диэлектрической подложки 3, и оптическую систему 7 фоторегистрации, установленную над рабочей поверхностью подложки. При этом высоковольтный электрод через коммутатор 5 соединен с источником напряжения и с первым выводом емкостного накопителя 4 энергии, второй вывод которого подключен к заземленному электроду 2. Между высоковольтным и заземленным электродами подключен согласующий резистор 6, величина сопротивления R которого для незавершенной стадии разряда определяется соотношением , где L - индуктивность разрядного контура; C - емкость накопителя энергии; Cд - распределенная емкость диэлектрической подложки 3 с регистрирующим слоем, а для завершенной стадии разряда величина сопротивления R определяется соотношением - омическое сопротивление плазменных каналов. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2029967
Класс(ы) патента: G01R29/14
Номер заявки: 4922043/10
Дата подачи заявки: 26.03.1991
Дата публикации: 27.02.1995
Заявитель(и): Самарский государственный аэрокосмический университет
Автор(ы): Журавлев О.А.; Кислецов А.В.; Муркин А.Л.
Патентообладатель(и): Самарский государственный аэрокосмический университет
Описание изобретения: Изобретение относится к физическим средствам для исследования газовых разрядов, а конкретно к устройствам для записи фаз развития поверхностных электроразрядных процессов, например скользящих разрядов, формируемых при электрическом пробое газа вблизи поверхности диэлектрика, и может быть использовано для получения и изучения пространственно-временных волновых и токовых структур скользящего разряда (СА). Развиваясь по поверхности раздела твердого и газообразного диэлектриков в резконеоднородном электрическом поле, когда другая сторона поверхности твердого диэлектрика малой толщины покрыта токопроводящим слоем, СР характеризуется многообразием и сложностью физических механизмов. Только в начальной стадии развития незавершенный СР проходит последовательно лавинную, стримерную и лидерную фазы, которые в завершенной стадии обеспечивают условия для замыкания промежутка сильноточным каналом.
Известны устройства для записи пространственно-временных токовых структур СР, содержащие высоковольтный и заземленный электроды, расположенные на поверхности диэлектрической подложки, а также импульсный источник питания на основе кабельного трансформатора и оптическую систему фоторегистрации над поверхностью подложки (Андреев С.И., Зобов Е.А., Сидоров А.Н. Метод управления развитием и формированием системы параллельных каналов скользящих искр в воздухе при атмосферном давлении. - ЖПМТФ, 1976, N 3, с. 12-17).
Недостатком этих устройств является невозможность записи волновых структур незавершенной фазы развития СР, поскольку импульс напряжения, формируемый с помощью кабельного трансформатора, имеет колебательную форму (с периодом несколько микросекунд), что обуславливает наложение и затушевывание начальных фаз разряда.
Известно также устройство для записи пространственно-временных волновых и токовых структур скользящего разряда, содержащее высоковольтный и заземленный электроды, расположенные на поверхности диэлектрической подложки, оптическую систему фоторегистрации, установленную над поверхностью подложки, емкостной накопитель энергии, коммутатор и индуктивность, подключенную параллельно разрядному промежутку [1].
Недостатком известного устройства является малая информативность процесса записи волновых структур, поскольку из-за колебательной формы импульса энерговклада в момент перехода через ноль на диэлектрической подложке формируется стадия обратного лидера, нейтрализующая поверхностный заряд, вынесенный предшествующими фазами развития разряда, и приводящая к повторным вспышкам излучения на подложке. Это не позволяет использовать для записи волновых структур другие высокоинформативные методы регистрации, например основанные на визуализации остаточных зарядовых и потенциальных рельефов (Журавлев О.А., Кислецов А.В., Кусочек А.П. и др. Электрографическая визуализация структуры фронта скользящего разряда. - Письма в ЖТФ, 1988, т. 14, N 21, с. 1933-1938; авт.св. N 1562833, кл. G 01 N 27/60, 1987). Колебательная форма импульса питания обусловлена наличием индуктивности Lз, подключенной параллельно разрядному промежутку и используемой для резонансной зарядки емкостного накопителя С. Значение Lз выбирается из условий:
f=1/,
L = U Δ tт/Ig, где f - частота следования разрядных импульсов; U - их амплитуда; Δ tт - время, требуемое для деионизации коммутатора (тиратрона); Ig - остаточный ток коммутатора (тиратрона).
Цель изобретения - повышение информативности за счет формирования высоковольтного импульса напряжения апериодической формы.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для записи фаз развития волновых и токовых структур скользящего разряда, содержащем высоковольтный и заземленный электроды, расположенные на поверхности диэлектрической подложки, и оптическую систему фоторегистрации, установленную над рабочей поверхностью подложки, при этом высоковольтный электрод через коммутатор соединен с источником напряжения и с первым выводом емкостного накопителя энергии, второй вывод которого подключен к заземленному электроду, между высоковольтным и заземленным электродами подключен согласующий резистор, величина сопротивления R которого для незавершенной стадии разряда определяется соотношением
R>2, где L - индуктивность разрядного контура, С - емкость накопителя энергии, Сg - распределенная емкость диэлектрической подложки с регистрирующим слоем, а для завершенной стадии разряда величина сопротивления R определяется соотношением
R>2R(R), где Rп - омическое сопротивление плазменных каналов.
На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.
Устройство содержит высоковольтный 1 и заземленный 2 электроды, расположенные на поверхности диэлектрической подложки 3, емкостный накопитель энергии 4 и коммутатор (разрядник) 5. Параллельно разрядному промежутку подключен согласующий резистор 6, обеспечивающий апериодическую форму высоковольтного импульса напряжения. Над рабочей поверхностью подложки установлен оптический фоторегистратор 7 (фотоаппарат, телекамера, ПЗС-матрица).
Устройство работает следующим образом. На емкостном накопителе энергии 4 устанавливается величина зарядного напряжения -Uзар, не превышающая напряжения пробоя разрядного промежутка между высоковольтным 1 и заземленным 2 электродами. Это соответствует режиму исследования пространственно-временных структур незавершенного СР. После зарядки емкостного накопителя энергии 4 срабатывает разрядник 5 и на высоковольтном электроде 1 формируется импульс напряжения. Апериодическая форма импульса напряжения с замедленным экспоненциальным спадом обеспечивается выполнением соотношения
R>2, где L - индуктивность разрядного контура; С - емкость накопителя энергии 4; R - сопротивление согласующего резистора 6. Сg ≈ ε εo S/d - распределенная емкость диэлектрической подложки 3; где ε - диэлектрическая проницаемость; εо = 8,85 ˙ 10-12 Ф/м - диэлектрическая постоянная; d - толщина диэлектрика; S - площадь, занимаемая СР в незавершенной фазе.
В результате с высоковольтного электрода 1 в сторону заземленного электрода 2 по поверхности диэлектрика 3 развиваются токовые каналы незавершенного СР, проходящие последовательно ряд стадий (лавинную, стримерную и прямого лидера) и выносящие на подложку 3 заряженные частицы. Замедленный экспоненциальный спад импульса напряжения, а также высокоомный характер диэлектрической подложки 3 способствует длительному сохранению поверхностных зарядов, что позволяет получить контрастные электрографические структуры токовых каналов незавершенного СР.
При установке на емкостном накопителе энергии 4 зарядного напряжения, превышающего напряжение пробоя разрядного промежутка, реализуется режим исследования пространственно-временных структур завершенного СР. В этом случае апериодическая форма импульса напряжения обеспечивается выполнением соотношения
R>2R/(Rп-2), где Rп ≃ l/π а2N σ - омическое сопротивление плазменных каналов; l - расстояние между электродами; а - средний радиус токового канала; N - число токовых каналов; σ - электропроводность плазмы в канале.
В обоих режимах предлагаемое устройство позволяет использовать осциллографические методы исследования вольт-амперных характеристик разряда, термооптическую запись токовых каналов (при использовании в качестве подложки ХСП-пленок), акустические и оптические методы регистрации газодинамических возмущений при развитии СР.
Использование предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с прототипом большую информативность, поскольку форма питающего разряда напряжения устраняет возможность нейтрализации зарядовых структур (обусловленных начальными фазами СР) и позволяет проводить их анализ, а также использовать комплекс методов диагностики, способствующих построению адекватной физической модели развития скользящего разряда.
Формула изобретения: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ ФАЗ РАЗВИТИЯ ВОЛНОВЫХ И ТОКОВЫХ СТРУКТУР СКОЛЬЗЯЩЕГО РАЗРЯДА, содержащее высоковольтный и заземленный электроды, расположенные на поверхности диэлектрической подложки, и оптическую систему фоторегистрации, установленную над рабочей поверхностью подложки, при этом высоковольтный электрод через коммутатор соединен с источником напряжения и первым выводом емкостного накопителя энергии, второй вывод которого подключен к заземленному электроду, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности путем формирования высоковольтного импульса напряжения апериодической формы, между высоковольтным и заземленным электродами подключен согласующий резистор, величина R сопротивления которого для незавершенной стадии разряда определяется соотношением

где L - индуктивность разрядного контура;
C - емкость накопителя энергии;
Cд - распределенная емкость диэлектрической подложки с регистрирующим слоем,
а для завершенной стадии разряда величина R сопротивления определяется соотношением

где Rп - омическое сопротивление плазменных каналов.