沿面放电等离子体接地电极优化及双频容性耦合供电方法研究

发布时间：2017-10-01 02:08

  本文关键词：沿面放电等离子体接地电极优化及双频容性耦合供电方法研究

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【摘要】：沿面型介质阻挡放电因其等离子体区域较大而具有广泛的应用前景。接地电极结构及供电方式直接关系到放电强度和活性物质的生成情况,因此放电装置的结构优化和供电方法研究是研究和应用沿面型介质阻挡放电等离子体的关键问题。本文以增强放电强度、提高活性物质生成量与生成效率为目标,通过实验研究得到了接地电极结构对放电特性的影响及其优化结果,同时研究了大气压下双频容性耦合等离子体的发生方法,通过发射光谱以及放电特性研究,明确了双频容性耦合等离子体的优势与特点,验证了双频容性耦合供电的可行性。论文的主要研究结论如下：(1)对于沿面型介质阻挡放电发生装置的接地电极结构来讲,带式结构优于传统的面式结构。接地电极为带式结构时,在频率为50Hz电压幅值为20kV下,放电功率超出传统的面式结构16%,活性物质生成量高于面式结构61.2%,生成效率高于面式结构48.3%。(2)带式结构下异位电极结构优于同位电极结构,且异位电极结构下存在最优电极间距。接地电极为带式结构的情况下,在频率为50Hz电压幅值为17kV时,异位电极结构放电功率高出同位电极结构11%。对于异位电极结构来说,随着电极间距增加,起始放电电压不断升高,放电装置的放电功率先下降后升高,管内活性物质生成量先增加后减少,管外活性物质生成量则不断升高,最优电极间距为6mm,频率为50Hz电压幅值为20kV下产生的总活性物质的量最高,超出其它间距10%以上。(3)双频供电下高低频电压的作用不同,且其放电特性优于单频供电下的放电特性。双频供电下,低频电压的升高对光谱强度、活性物质生成量以及活性物质生成效率的影响不大,高频电压的升高使光谱强度和活性物质的生成量明显升高,活性物质生成效率降低。在低频电压为15kV、高频电压为5kV时,双频供电下的光谱强度超出高频单独供电50%,活性物质生成量要高出26%,活性物质生成效率则升高150%,但双频耦合供电下的活性物质生成效率要低于低频单独供电下的效率。(4)综合接地电极优化与双频容性耦合供电方式的优化后放电特性显著提高。在电极间距为6mm,低频电压保持为2.5kV,高频电压为5kV的情况下,优化后活性物质的生成量超出优化前高频单独作用下的生成量75.2%,活性物质生成效率略低于优化前低频单独作用下的效率,优化效果明显。
【关键词】：沿面放电 带式接地电极 双频电源供电 容性耦合 非平衡等离子体
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM862
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-23
• 1.1 研究背景10
• 1.2 等离子体概述10-12
• 1.2.1 等离子体的分类10-11
• 1.2.2 等离子体的应用11-12
• 1.3 介质阻挡放电简介12-17
• 1.3.1 常见气体放电形式12-14
• 1.3.2 介质阻挡放电分类14-16
• 1.3.3 沿面型介质阻挡放电的机理16
• 1.3.4 沿面型介质阻挡放电的研究进展16-17
• 1.4 双频容性耦合等离子体研究现状17-21
• 1.4.1 双频容性耦合等离子体17-19
• 1.4.2 双频容性耦合等离子体的特性19-20
• 1.4.3 双频容性耦合等离子体的研究进展20-21
• 1.5 研究意义和研究内容21-23
• 1.5.1 研究意义21-22
• 1.5.2 研究内容22-23
• 2 实验装置与分析测试方法23-29
• 2.1 引言23
• 2.2 实验系统23-25
• 2.2.1 实验电源24
• 2.2.2 放电电极系统24
• 2.2.3 测试系统24-25
• 2.3 实验材料25-26
• 2.3.1 实验仪器25-26
• 2.3.2 实验试剂26
• 2.4 实验分析测量方法26-28
• 2.4.1 功率测量26-27
• 2.4.2 臭氧浓度测量27-28
• 2.4.3 发射光谱测量28
• 2.5 本章小结28-29
• 3 沿面型介质阻挡放电接地电极优化29-39
• 3.1 引言29
• 3.2 接地电极结构对放电的影响29-32
• 3.2.1 实验装置29-31
• 3.2.2 带式电极与面式电极比较31-32
• 3.3 带式接地电极优化32-37
• 3.3.1 实验装置32-34
• 3.3.2 同位电极与异位电极放电特性对比34
• 3.3.3 异位电极情况下电极间距优化34-37
• 3.4 本章小结37-39
• 4 双频容性耦合供电方法研究39-53
• 4.1 引言39
• 4.2 实验装置39-40
• 4.3 双频容性耦合供电的放电特性40-43
• 4.4 单频供电下频率对放电特性的影响43-46
• 4.4.1 两种电压频率下的电流分析43-44
• 4.4.2 对放电功率的影响44-45
• 4.4.3 对活性物质生成的影响45-46
• 4.5 双频供电下低频对放电特性的影响46-49
• 4.5.1 发射光谱分析46-47
• 4.5.2 对活性物质生成的影响47-49
• 4.6 双频供电下高频对放电特性的影响49-51
• 4.6.1 发射光谱分析49-50
• 4.6.2 对活性物质生成的影响50-51
• 4.7 本章小结51-53
• 5 带式接地电极放电装置双频容性耦合供电研究53-57
• 5.1 引言53
• 5.2 实验装置53-54
• 5.3 优化前后活性物质生成情况比较54-56
• 5.4 本章小结56-57
• 6 结论与展望57-58
• 6.1 结论57
• 6.2 展望57-58
• 参考文献58-62
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况62-63
• 致谢63-64

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本文编号：951690