基于针—针电极场致电离暗电流的湿度测量

发布时间：2020-04-16 17:17

【摘要】：湿度与人们的生活及生产活动息息相关。但是现有的湿度测量方法,并不能准确测量剧烈变化环境中的湿度。本研究提出的通过电晕放电暗电流对大气相对湿度测量的方法,就能很好的对湿度大范围快速变化时准确快速测量。电晕放电是气体放电的形式之一,与大气湿度、温度、气压、放电环境的污染、空气流动等密切相关。本文分析了电晕放电的理论机理,建立了对称的针-针电极放电实验模型,并推导了电晕放电暗电流与相对湿度关系的理论公式。极不均匀场的针-针电极结构,保证了电晕放电的稳定性,有利于实验研究。实验时,电极放置于嵌有钛虑板的透明容器中,减小了空气流动和杂质对放电的干扰。本文研究了输入直流电压、气压、温度、相对湿度以及放电时间等对电晕放电暗电流的影响。着重分析了在其他参数不变时,相对湿度对暗电流的影响。实验结果符合气体放电理论变化趋势。通过matlab软件,对暗电流理论公式拟合得到的曲线特性与实验值变化规律完全一致。实验和理论拟合结果表明：放电发生后,电压升高,放电暗电流加大,直到电极空气间隙击穿；高相对湿度时,温度升高,暗电流由快到缓减小,低相对湿度时,则暗电流由慢到快加大；温度、气压不变时,暗电流随着相对湿度的升高而增加,在较高的相对湿度范围,暗电流随湿度上升而增加快速,较低的相对湿度范围,暗电流增加缓慢,暗电流与相对湿度呈指数变化关系。其主要原因是,随着相对湿度的升高,放电间隙空气中水分子含量增多,空气分子平均电离能降低,碰撞电离概率加大,放电通道内电荷密度增加,电晕放电暗电流加大。高相对湿度下,水分子浓度很高,电极间隙间空气中水分子更容易被电离,且空气密度的降低致使发生碰撞动能加大,发生碰撞电离的概率增加,所以在高相对湿度下,电晕放电暗电流随着相对湿度的升高而剧烈增大。
【图文】：

图２－１气体放电的发展机理逡逑通过图２－１可很容易的分析出气体中的带电质点产生和消失的过程及原因

图３－２正流注的发展过程逡逑当二次电子崩中的电子被先前的电子崩头部正空间电荷区域吸附进去后，多数形成了逡逑负离子，这些大量的正、负带电质点形成了正流注。图３－２所示的是正流注的发展过程。逡逑由此可见，由于流注中含有大量的带电质点，则它的通道具有良好的导电性，而正流注的逡逑头部又是二次电子崩形成的正空间电荷区，所ｙＡ正流注头部前方的电场强度很强，流注头逡逑部会发生电离产生很多光子，从而引起正电荷区域的空间光电离，这样产生的新电子又会逡逑引起流注前方新的二次电子崩。反复循环的二次电子崩延长了流注的扩展，使得流注不断逡逑向电极的阴极延伸。但流注接近电极阴极时，流注头部的电场会越来越强，发展越来越快，逡逑直到流注发展到电极阴极，，电极的放电间隙被各种带电质点所贯通，达到放电的击穿，这逡逑时流注会有一个击穿电压。逡逑而当放电电极间隙外加电巧超过间隙击穿电压时，电子崩头部的电离会非常剧烈，发逡逑射的光子射到电子崩前方产生新的电子崩
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P412.13

【参考文献】

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本文编号：2629837