CN109342900A - 一种长间隙放电下高能电子和电磁辐射的测量装置及方法 - Google Patents
一种长间隙放电下高能电子和电磁辐射的测量装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109342900A CN109342900A CN201811417665.7A CN201811417665A CN109342900A CN 109342900 A CN109342900 A CN 109342900A CN 201811417665 A CN201811417665 A CN 201811417665A CN 109342900 A CN109342900 A CN 109342900A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- discharge
- air gap
- voltage
- scintillator
- optical signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 29
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 5
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 3
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 3
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 2
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 claims 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 claims 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 claims 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 4
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009422 external insulation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
- G01R31/1218—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing using optical methods; using charged particle, e.g. electron, beams or X-rays
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
本发明公开了一种长间隙放电下高能电子和电磁辐射的测量装置及方法，属于长间隙放电技术领域。别发明装置包括：放电实验部分和检测部分；所述放电实验部分包括：冲击电压发生器、分压器和针‑板式放电结构；所述检测部分包括：闪烁体探头组、直流供电电源、线性放大器、多道分析器、处理器、逃逸电子束流收集器和示波器。本发明结构简单，成本较低，能够保证实验的良好进行，可用于指导雷电过电压和冲击过电压下的绝缘保护，能够带来较大的经济效益。本发明可以提高对长间隙放电时空表征的精确性，有助于促进关于长间隙放电的基础理论研究。
Description
技术领域
本发明属于长间隙放电技术领域，具体涉及一种长间隙放电下高能电子和电磁辐射的测量装置及方法。
背景技术
长间隙放电是外绝缘设计和雷电屏蔽设计的基础，用于雷电冲击过电压和工频过电压下的放电特性以及雷电屏蔽特性研究。作为一种重要的放电形式，长间隙放电作用机理与短间隙放电明显不同，无法使用应用广泛的汤森理论和流注理论进行解释。长间隙放电暂态过程短，放电电压高，伴有电、光、声、热等多种物理现象，放电受多种因素影响，放电机理复杂。由于对长间隙放电机理的不明确，工程绝缘配置会趋于保守设计，花费较多，且不必要。因此，有必要发明一种新型装置实现长间隙下放电过程中产生的逃逸电子束流和电磁辐射情况进行可靠测量从而探究长间隙下放电机理。因此本文拟提出该装置以解决上述问题。
专利号为CN 106990333A中提出一种用于探究低气压下长间隙放电试验的装置，由放电实验腔体、抽真空装置以及高速观测平台组成，其装置结构复杂，成本较高，且由于为长间隙放电，装置体积较大，同时需要要求较高的绝缘配套装置。其检测装置为一台高速相机，不能完全反映出较长间隙的放电情况。
目前对于X射线的检测装置多为闪烁体组以及包括所述闪烁体组的X射线探测器阵列。如专利号为CN 103959098A中为闪烁体组的X射线探测器阵列，能够较好的反应出X射线的时空分布，但是其在封装结构中添加了X射线吸收功能以屏蔽X射线对电子线路的影响，而这会影响放电实验中的实验结果，而且阵列式的结构造价较高，而小面积制造X射线探测阵列又无法满足表征长间隙下的不同位置X射线产生情况。目前对长间隙放电研究较少，所使用的装置与方法较不成熟。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种长间隙放电下高能电子和电磁辐射的测量装置，包括：
放电实验部分和检测部分；
所述放电实验部分包括：冲击电压发生器、分压器和针-板式放电结构；
所述冲击电压发生器的高压端与分压器的高压端连接，冲击电压发生器的接地端和分压器的接地端与大地相连；
所述针-板式放电结构并联在分压器的高压臂上，在冲击电压发生器的电压作用下，进行大气压长间隙放电实验；
所述检测部分包括：闪烁体探头组、直流供电电源、线性放大器、多道分析器、处理器、逃逸电子束流收集器和示波器；
所述检测部分在所述冲击发生器的高压作用下，在气隙中会产生X射线；
所述闪烁体探头组内的闪烁体被X射线激发出光子，激发出的光子经由内置的光电倍增管将其转换为光信号；
所述直流供电电源输出0-2200V可调的直流电压提供给闪烁通探测器探头组作为其内部的偏置电压；
所述线性放大器接收闪烁体探头组输出的光信号并对光信号进行放大；
所述的分析器将放大的光信号传输至处理器；
所述的处理器对接收的放大后的光信号进行测量；
所述的逃逸电子束流收集器，放置在高压电极正下方，逃逸电子束流收集器上紧固一定厚度的金属箔片对预定能量的逃逸电子进行筛选和检测，金属箔片接地，充当针-板放电结构放电的地电极；
所述分压器的测量输出端和逃逸电子束流收集器的信号输出端连接至示波器。
可选的，冲击发生器为冲击电压发生器也可以为高压直流电源，高压传输线电源高压电源。
可选的，针-板式放电结构的放电间距为0.5m-2m可调。
可选的，针-板式放电结构也可以为针针结构或棒板结构。
可选的，闪烁体探头组中，每个闪烁体探头之间的间距可调。
可选的，闪烁体探头数量为2-7个。
本发明还提出一种长间隙放电下高能电子和电磁辐射的测量方法，所述方法包括：
给冲击发生器的每级电容充电至所需电压，第一级点火球隙点火，冲击发生器产生脉冲高压输出到高压电极上；
在脉冲高压的作用下，高压电极产生放电，放电过程中产生高能电子以及X射线；
产生的高能电子大部分向下运动，高于逃逸电子束流收集器上的金属箔截止能量的高能电子穿过金属箔被收集体收集，并在示波器的输入电阻上产生电压，产生的X射线向空间四处发散，通过闪烁体探头组进行探测，闪烁体探头组内的闪烁体被X射线激发出光子，激发出的光子经由内置的光电倍增管将其转换为光信号；
线性放大器接收闪烁体探头组输出的光信号并对光信号进行放大，分析器将放大的光信号传输至处理器，处理器对接收的放大后的光信号进行测量。
本发明结构简单，成本较低，能够保证实验的良好进行，可用于指导雷电过电压和冲击过电压下的绝缘保护，能够带来较大的经济效益。
本发明可以提高对长间隙放电时空表征的精确性，有助于促进关于长间隙放电的基础理论研究。
附图说明
图1为本发明一种长间隙放电下高能电子和电磁辐射的测量装置结构图；
图2为本发明一种长间隙放电下高能电子和电磁辐射的测量方法流程图；
其中，1-冲击电压发生器、2-分压器、3-针-板式放电结构、4-闪烁体探头组、5-直流供电电源、6-线性放大器、7-多道分析器、8-处理器、9-逃逸电子束流收集器、10-示波器。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本发明提供一种长间隙放电下高能电子和电磁辐射的测量装置，如图1所示，包括：放电实验部分和检测部分；
其中放电实验部分包括：冲击电压发生器1、分压器2和针-板式放电结构3；
冲击电压发生器1的高压端与分压器2的高压端连接，冲击电压发生器1的接地端和分压器2的接地端与大地相连，其中冲击发生器1为冲击电压发生器也可以为高压直流电源，高压传输线电源高压电源；
针-板式放电结构3并联在分压器2的高压臂上，在冲击电压发生器1的电压作用下，进行大气压长间隙放电实验，针-板式放电结构3的放电间距为0.5m-2m可调，针-板式放电结构3也可以为针针结构或棒板结构。
检测部分包括：闪烁体探头组4、直流供电电源5、线性放大器6、多道分析器7、处理器8、逃逸电子束流收集器9和示波器10；
所述检测部分在所述冲击发生器1的高压作用下，在气隙中会产生X射线；
所述闪烁体探头组4内的闪烁体被X射线激发出光子，激发出的光子经由内置的光电倍增管将其转换为光信号，闪烁体探头组4也可为金刚石探测器，闪烁体探头组4中，每个闪烁体探头之间的间距可调，闪烁体探头数量为2-7个。
所述直流供电电源5输出0-2200V可调的直流电压提供给闪烁通探测器探头组作为其内部的偏置电压；
所述线性放大器6接收闪烁体探头组4输出的光信号并对光信号进行放大；
所述的分析器7将放大的光信号传输至处理器8；
所述的处理器8对接收的放大后的光信号进行测量；
所述的逃逸电子束流收集器9，放置在高压电极正下方，逃逸电子束流收集器9上紧固一定厚度的金属箔片对预定能量的逃逸电子进行筛选和检测，金属箔片接地，充当针-板放电结构3放电的地电极；
所述分压器2的测量输出端和逃逸电子束流收集器9的信号输出端连接至示波器10。
本发明还提供一种长间隙放电下高能电子和电磁辐射的测量方法，如图2所示，包括：
给冲击发生器1的每级电容充电至所需电压，第一级点火球隙点火，冲击发生器1产生脉冲高压输出到高压电极上；
在脉冲高压的作用下，高压电极产生放电，放电过程中产生高能电子以及X射线；
产生的高能电子大部分向下运动，高于逃逸电子束流收集器9上的金属箔截止能量的高能电子穿过金属箔被收集体收集，并在示波器的输入电阻上产生电压，产生的X射线向空间四处发散，通过闪烁体探头组4进行探测，闪烁体探头组4内的闪烁体被X射线激发出光子，激发出的光子经由内置的光电倍增管将其转换为光信号；
线性放大器6接收闪烁体探头组4输出的光信号并对光信号进行放大，分析器7将放大的光信号传输至处理器8，处理器8对接收的放大后的光信号进行测量。
Claims (8)
1.一种长间隙放电下高能电子和电磁辐射的测量装置，所述装置包括：放电实验部分和检测部分；
所述放电实验部分包括：冲击电压发生器、分压器和针-板式放电结构；
所述冲击电压发生器的高压端与分压器的高压端连接，冲击电压发生器的接地端和分压器的接地端与大地相连；
所述针-板式放电结构并联在分压器的高压臂上，在冲击电压发生器的电压作用下，进行大气压长间隙放电实验；
所述检测部分包括：闪烁体探头组、直流供电电源、线性放大器、多道分析器、处理器、逃逸电子束流收集器和示波器；
所述检测部分在所述冲击发生器的高压作用下，在气隙中会产生X射线；
所述闪烁体探头组内的闪烁体被X射线激发出光子，激发出的光子经由内置的光电倍增管将其转换为光信号；
所述直流供电电源输出0-2200V可调的直流电压提供给闪烁通探测器探头组作为其内部的偏置电压；
所述线性放大器接收闪烁体探头组输出的光信号并对光信号进行放大；
所述的分析器将放大的光信号传输至处理器；
所述的处理器对接收的放大后的光信号进行测量；
所述的逃逸电子束流收集器，放置在高压电极正下方，逃逸电子束流收集器上紧固一定厚度的金属箔片对预定能量的逃逸电子进行筛选和检测，金属箔片接地，充当针-板放电结构放电的地电极；
所述分压器的测量输出端和逃逸电子束流收集器的信号输出端连接至示波器。
2.根据权利要求1所述的装置，所述的冲击发生器为冲击电压发生器也可以为高压直流电源，高压传输线电源高压电源。
3.根据权利要求1所述的装置，所述的针-板式放电结构的放电间距为0.5m-2m可调。
4.根据权利要求1所述的装置，所述的针-板式放电结构也可以为针针结构或棒板结构。
5.根据权利要求1所述的装置，所述的闪烁体探测器也可为金刚石探测器。
6.根据权利要求1所述的装置，所述的所述闪烁体探头组中，每个闪烁体探头之间的间距可调。
7.根据权利要求1或6所述的装置，所述的闪烁体探头数量为2-7个。
8.一种长间隙放电下高能电子和电磁辐射的测量方法，所述方法包括：
给冲击发生器的每级电容充电至所需电压，第一级点火球隙点火，冲击发生器产生脉冲高压输出到高压电极上；
在脉冲高压的作用下，高压电极产生放电，放电过程中产生高能电子以及X射线；
产生的高能电子大部分向下运动，高于逃逸电子束流收集器上的金属箔截止能量的高能电子穿过金属箔被收集体收集，并在示波器的输入电阻上产生电压，产生的X射线向空间四处发散，通过闪烁体探头组进行探测，闪烁体探头组内的闪烁体被X射线激发出光子，激发出的光子经由内置的光电倍增管将其转换为光信号；
线性放大器接收闪烁体探头组输出的光信号并对光信号进行放大，分析器将放大的光信号传输至处理器，处理器对接收的放大后的光信号进行测量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811417665.7A CN109342900A (zh) | 2018-11-26 | 2018-11-26 | 一种长间隙放电下高能电子和电磁辐射的测量装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811417665.7A CN109342900A (zh) | 2018-11-26 | 2018-11-26 | 一种长间隙放电下高能电子和电磁辐射的测量装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109342900A true CN109342900A (zh) | 2019-02-15 |
Family
ID=65317875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811417665.7A Pending CN109342900A (zh) | 2018-11-26 | 2018-11-26 | 一种长间隙放电下高能电子和电磁辐射的测量装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109342900A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110456169A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-15 | 华北电力大学 | 气体间隙放电电子能量定量测量系统及测量方法 |
| CN111239567A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-05 | 华中科技大学 | 含瞬态电流测量的低气压长间隙放电实验装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105806787A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-07-27 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 长空气间隙雷击放电电子密度的测量系统及方法 |
| CN105866641A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-08-17 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 长空气间隙雷击放电电子温度的测量系统及方法 |
| CN106597520A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-04-26 | 中国科学院电工研究所 | 一种纳秒脉冲放电下三通道逃逸电子能谱测量装置 |
-
2018
- 2018-11-26 CN CN201811417665.7A patent/CN109342900A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105806787A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-07-27 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 长空气间隙雷击放电电子密度的测量系统及方法 |
| CN105866641A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-08-17 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 长空气间隙雷击放电电子温度的测量系统及方法 |
| CN106597520A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-04-26 | 中国科学院电工研究所 | 一种纳秒脉冲放电下三通道逃逸电子能谱测量装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 侯兴民: "大气压管板结构纳秒脉冲放电中时域X射线研究", 《物理学报》 * |
| 章 程: "纳秒脉冲气体放电中逃逸电子束流的研究", 《物理学报》 * |
| 章程: "大气压尖板电极结构重复频率纳秒脉冲放电中X射线辐射特性研究", 《物理学报》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110456169A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-15 | 华北电力大学 | 气体间隙放电电子能量定量测量系统及测量方法 |
| CN110456169B (zh) * | 2019-08-28 | 2021-05-25 | 华北电力大学 | 气体间隙放电电子能量定量测量系统及测量方法 |
| CN111239567A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-05 | 华中科技大学 | 含瞬态电流测量的低气压长间隙放电实验装置 |
| CN111239567B (zh) * | 2020-03-09 | 2021-05-18 | 华中科技大学 | 含瞬态电流测量的低气压长间隙放电实验装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109342900A (zh) | 一种长间隙放电下高能电子和电磁辐射的测量装置及方法 | |
| CN105092690B (zh) | 基于多通道电子倍增器件的电离吸收谱探测装置 | |
| CN105606979A (zh) | Gis设备局部放电模拟检测装置 | |
| CN110542844A (zh) | 一种光学和电流信号联合分析空气间隙放电过程的方法 | |
| CN204392193U (zh) | 一种中子探测器的放大电路 | |
| CN104422478A (zh) | 用于超高速撞击中瞬态等离子体参数测量的装置与方法 | |
| Bao-Yi et al. | Development and application of the intense slow positron beam at IHEP | |
| CN108593688A (zh) | 用于同步辐射软x射线吸收谱学的部分电子产额探测装置 | |
| CN105911078A (zh) | 正电子束团在材料中湮没分布的测量方法和测量系统 | |
| CN105259400A (zh) | 一种z箍缩丝阵负载电压测量装置及方法 | |
| CN103760590A (zh) | 纳秒脉冲气体放电下逃逸电子束流测量装置 | |
| Liu et al. | A study of thinner-THGEM, with some applications | |
| CN103852781A (zh) | 可实现本底补偿的中子探测器小电流放大的装置及其方法 | |
| CN208547591U (zh) | 用于同步辐射软x射线吸收谱学的部分电子产额探测装置 | |
| CN106597520A (zh) | 一种纳秒脉冲放电下三通道逃逸电子能谱测量装置 | |
| CN113721284B (zh) | 脉冲x射线辐射场内的光子数与电子数之比测量装置及方法 | |
| CN1417590A (zh) | 高压输电线路绝缘子带电检测的方法及其装置 | |
| Balzovsky et al. | Features of recording the time profile of single picosecond pulses in the real-time mode | |
| Zhang et al. | High bandwidth measurement of partial discharge current pulses based on the optimized needle-plate electrode system | |
| JPH0915338A (ja) | 電離放射線量のリアルタイムの検査方法およびその実施装置 | |
| CN104124124B (zh) | 线包磁聚焦强流电子注传输过程模拟测量系统 | |
| CN207992374U (zh) | 间隙放电发射光采集装置和系统 | |
| CN115015992A (zh) | 一种强电磁环境下长间隙放电高能x射线干扰消除测量装置及方法 | |
| Ikhlef et al. | Spatial and temporal characteristics of the X-ray emitted by a 1-J 50-ns vacuum discharge | |
| CN110082658A (zh) | Gis中特高频-光信号一致性测试设备、装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190215 |