CN109521342A - 一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例示出一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的方法及系统。可以拍摄不同延时情况下的开关特性，更为直观地记录了等离子体图像，便于分析不同时刻时开关的触发过程。对特定延时的光学诊断可以用来推测和记录开关触通的时刻，用以推断开关的抖动和延时特性，与电信号数据形成互补，能更全面地分析开关的工作特性和工作状态。在针对故障开关时可以分析故障开关的故障工作状态，推测其故障区域以及故障原因。

Description

一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的方法及系统

技术领域

本发明涉及光学诊断等离子体技术领域，特别是一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的方法及系统。

背景技术

开关技术是脉冲功率技术的关键技术之一，直接决定着脉冲功率系统性能的好坏。目前常见的有气体火花开关、真空开关、磁开关、固态开关等均广泛运用于脉冲功率技术。以较为常见的三电极开关为例，其具有工作可控、闭合时间段、抖动和延时都很小等优点，在国内外得到了广泛的研究和运用。其一般在受到一个触通信号后能接通电路，人们往往关心其工作系数、可开断的最高电压、抖动延时及稳定性。现在常用的检测触发开光工作特性的方法是测量开关的触发电压信号和触通电流信号，并计算两者的时间差来计算单次的延时，通过多次实验得到的大量延时数据来判断开关的工作特性和稳定性。

然而三电极触发开关仍然存在着一些弊端。对于故障的开关往往需要拆卸后，才能进行观察和诊断，无法实时了解开关工作时的情况，在极端条件下甚至无法对故障开关进行有效诊断，且诊断手段过于单一，特定情况下电信号会受到较大干扰，导致无法准确读出波形的上升沿与下降沿，无法计算出可靠的延时时间，不利于做出准确判断。电触发的方式也有可能在触发器或触发电缆发生故障时无法顺利进行，或者导致漏电危险，受触发电压限制其工作系数往往较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的方法及系统，以解现有技术示出的方案存在的技术问题。

本申请实施例示出一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的方法，所述记录和诊断开关击穿的方法包括：

通过纳秒激光器发射激光，引导所述激光进入光纤；

所述激光经过所述光纤后，触通激光触发开关；

当所述激光触发开关触通时，等离子体产生的光通过光学观察窗口传播；

拍摄所述等离子体的图像；

搭建气路，控制所述气路的运行，记录所述气路运行时的气压数据；

搭建电路，控制所述电路的运行，记录所述电路运行时的触发电压，电极电压，触发波形的电信号数据；

根据所述气压数据以及所述电信号数据，推测所述激光触发开关的工作稳定性，工作状态，工作特性。

可选择的，所述引导所述激光进入光纤的步骤包括：通过激光耦合透镜使所述激光的焦点略前置于所述光纤的入口，使得所述激光完整地进入光纤。

可选择的，所述激光经过所述光纤后，触通激光触发开关的步骤包括：选择多个合适焦距的凸透镜设置合适的距离，将所述光纤的光纤头固定于所述激光触发开关的激光触发通道的顶端，所述激光经过所述光纤后，通过所述激光触发通道，再通过多个设置为合适距离的凸透镜，聚焦击中所述激光触发开关的高压电极上，形成触通。

可选择的，所述聚焦击中所述激光触发开关的高压电极上，形成触通的步骤包括：所述激光通过所述激光触发通道的多个凸透镜后，被聚焦至高压电极表面，产生等离子体，所述等离子体触通激光触发开关。

可选择的，所述拍摄所述等离子体的图像包括：通过皮秒激光器，反射镜，扩束镜，以及，分光镜搭建干涉光路；所述皮秒激光器发出的激光通过两个凸透镜和光学衰减片，到达电荷耦合器件相机，拍摄干涉光路；通过分光镜搭建等离子体拍摄光路；通过增强电荷耦合器件相机拍摄等离子体图像。

本申请实施例示出一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的方法，所述记录和诊断开关击穿的方法包括：

触通电触发开关；

当所述电触发开关触通时，等离子体产生的光通过光学观察窗口传播；

拍摄所述等离子体的图像；

搭建气路，控制所述气路的运行，记录所述气路运行时的气压数据；

搭建电路，控制所述电路的运行，记录所述电路运行时的触发电压，电极电压，触发波形的电信号数据；

根据所述气压数据以及所述电信号数据，推测所述电触发开关的工作稳定性，工作状态，工作特性。

可选择的，所述触通电触发开关的步骤包括：通过数字延迟触发器施加触发电压，所述施加电压触通电触发开关。

本申请实施例示出一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的系统，所述通过光学方法记录和诊断开关击穿的系统包括：光学触发系统，激光触发开关，光学记录系统，电气控制记录系统，光学图像和电信号诊断系统；

其中，所述光学触发系统包括：纳秒激光器，激光耦合透镜，光纤；

所述激光触发开关包括：第一凸透镜，绝缘筒，低压电极，高压电极，光学观察窗口，激光触发通道，开关间隙距离调节螺丝，带孔电极，压环，垫环，靶电极；

所述光学记录系统包括：皮秒激光器，第一反射镜，第二反射镜，第三反射镜，扩束镜，第一分光镜，第二分光镜，第三分光镜，增强电荷耦合器件相机，第二凸透镜，光学衰减片，电荷耦合器件相机；

所述电气控制记录系统包括：气瓶，气管，气阀，计算机可控气系统，高压直流电源，高压电缆，计算机可控电系统，数字延迟触发器，示波器，计算机；

所述光学触发系统用于通过纳秒激光器发射激光，引导所述激光进入光纤；

所述激光触发开关用于所述激光经过所述光纤后，触通激光触发开关；当所述激光触发开关触通时，等离子体产生的光通过光学观察窗口传播；

所述光学记录系统用于拍摄所述等离子体的图像；

所述电气控制记录系统用于搭建气路，控制所述气路的运行，记录所述气路运行时的气压数据；搭建电路，控制所述电路的运行，记录所述电路运行时的触发电压，电极电压，触发波形的电信号数据；

所述光学图像和电信号诊断系统用于根据所述气压数据以及所述电信号数据，推测所述激光触发开关的工作稳定性，工作状态，工作特性。

本申请实施例示出一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的系统，所述通过光学方法记录和诊断开关击穿的系统包括：电触发开关，光学记录系统，电气控制记录系统，光学图像和电信号诊断系统；

其中，所述电触发开关包括：绝缘筒，触发电极，高压电极，光学观察窗口；

所述光学记录系统包括：皮秒激光器，反射镜，扩束镜，分光镜，增强电荷耦合器件相机，凸透镜，光学衰减片，电荷耦合器件相机；

所述电气控制记录系统包括：气瓶，气管，气阀，计算机可控气系统，高压直流电源，高压电缆，计算机可控电系统，数字延迟触发器，示波器，计算机；

所述电触发开关用于触通电触发开关；当所述电触发开关触通时，等离子体产生的光通过光学观察窗口传播；

所述光学记录系统用于拍摄所述等离子体的图像；

所述电气控制记录系统用于搭建气路，控制所述气路的运行，记录所述气路运行时的气压数据；搭建电路，控制所述电路的运行，记录所述电路运行时的触发电压，电极电压，触发波形的电信号数据；

所述光学图像和电信号诊断系统用于根据所述气压数据以及所述电信号数据，推测所述电触发开关的工作稳定性，工作状态，工作特性。

本申请实施例示出一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的方法及系统。可以拍摄不同延时情况下的开关特性，更为直观地记录了等离子体图像，便于分析不同时刻时开关的触发过程。对特定延时的光学诊断可以用来推测和记录开关触通的时刻，用以推断开关的抖动和延时特性，与电信号数据形成互补，能更全面地分析开关的工作特性和工作状态。在针对故障开关时可以分析故障开关的故障工作状态，推测其故障区域以及故障原因。

本发明示出了一种激光触发开关的工作模式：通过纳秒激光器发射激光，通过激光耦合透镜使激光的焦点略前置于光纤的入口，引导激光进入光纤。激光经过光纤后，通过激光触发通道，再通过多个设置为合适距离的凸透镜，聚焦击中激光触发开关的高压电极上，产生等离子体，等离子体触通激光触发开关。本申请示出的激光触发开关替代了传统的电触发方式。该激光触发模式是可行的，且在高压电极加上40kV情况开关的工作系数可以到达25％，即此时所加电压差为开关在该工作情况下的自击穿电压的25％。这明显低于电触发方式。在理想情况下，激光触发开关的工作系数能达到5％，这种特性对于脉冲功率技术有着重要的意义。

附图说明

图1为根据一优选实施例示出的一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的方法的流程图；

图2为根据一优选实施例示出的另一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的方法的流程图；

图3为根据一优选实施例示出的一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的系统的结构框图；

图4为根据一优选实施例示出的一种光学触发系统的结构示意图；

图5为根据一优选实施例示出的另一种光学触发系统的结构示意图；

图6为根据一优选实施例示出的一种激光触发开关的结构示意图；

图7为根据一优选实施例示出的一种激光触发开关的主视图；

图例说明：

1-纳秒激光器；2-激光耦合透镜；3-光纤；4-第一凸透镜；5-绝缘筒；6-低压电极；7-高压电极；8-光学观察窗口；9-激光触发通道；10-开关间隙距离调节螺丝；11-带孔电极；12-压环；13-垫环；14-靶电极；15-皮秒激光器；16-第一反射镜；17-第二反射镜；18-第三反射镜；19-扩束镜；20-第一分光镜；21-第二分光镜；22-第三分光镜；23-增强电荷耦合器件相机；24-第二凸透镜；25-光学衰减片；26-电荷耦合器件相机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本申请实施例示出一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的方法，所述记录和诊断开关击穿的方法包括：

S1：通过纳秒激光器发射激光，引导所述激光进入光纤；

S2：所述激光经过所述光纤后，触通激光触发开关；

S3：当所述激光触发开关触通时，等离子体产生的光通过光学观察窗口传播；

S4：拍摄所述等离子体的图像；

S5：搭建气路，控制所述气路的运行，记录所述气路运行时的气压数据；

S6：搭建电路，控制所述电路的运行，记录所述电路运行时的触发电压，电极电压，触发波形的电信号数据；

S7：根据所述气压数据以及所述电信号数据，推测所述激光触发开关的工作稳定性，工作状态，工作特性。

可选择的，所述引导所述激光进入光纤的步骤包括：通过激光耦合透镜使所述激光的焦点略前置于所述光纤的入口，使得所述激光完整地进入光纤。

可选择的，所述激光经过所述光纤后，触通激光触发开关的步骤包括：选择多个合适焦距的凸透镜设置合适的距离，将所述光纤的光纤头固定于所述激光触发开关的激光触发通道的顶端，所述激光经过所述光纤后，通过所述激光触发通道，再通过多个设置为合适距离的凸透镜，聚焦击中所述激光触发开关的高压电极上，形成触通。

可选择的，所述聚焦击中所述激光触发开关的高压电极上，形成触通的步骤包括：所述激光通过所述激光触发通道的多个凸透镜后，被聚焦至高压电极表面，产生等离子体，所述等离子体触通激光触发开关。

由纳秒激光器发射激光，激光经过激光耦合透镜被耦合进光纤。将光纤安装至激光触发通道的顶端，按照计算出的最佳聚焦距离，选择合适焦距的双透镜或多透镜，对双透镜或多透镜进行摆放，摆放的具体位置根据计算会随开关触发间隙的改变而改变。激光通过激光触发通道后，再通过多个设置为合适距离的凸透镜，聚焦击中所述激光触发开关的高压电极上，形成触通。利用可编程脉冲延迟发生器控制触发激光的时刻。

其中，可编程脉冲延迟发生器分别与纳秒激光器，ICCD相机，示波器相连接。

示波器可以采集到等离子体的光学信号，开关触通的电信号，可编程脉冲延迟发生器的触发信号以及相机拍摄的信号。通过调整、观察这些信号的变化来寻找需要拍摄的时刻。

在调整完毕后，通过改变可编程脉冲延迟发生器对相机相对于纳秒激光器激光的延时来控制所需时间点，并进行拍摄。

增强电荷耦合器件相机(以下简称为ICCD相机)比电荷耦合器件相机(以下简称为CCD相机)多了一个增强的装置，CCD相机的用来微调实验装置，因为间隙表面和光路不平行的时进行拍摄，部分图像会被遮盖。CCD相机也可以用于拍摄激波，激波形态对于等离子体行为分析同样具有重要意义。

所述激光通过所述激光触发通道的多个凸透镜后，被聚焦至高压电极表面，产生等离子体，所述等离子体触通激光触发开关。根据凸透镜的个数，可以将光学触发系统分为：双透镜光学触发系统，以及，多透镜光学触发系统。如图4所示，为双透镜光学触发系统的结构示意图。纳秒激光器发出的激光，通过激光耦合透镜耦合进光纤。当激光从光纤发出后，经过两个设置为合适距离和合适焦距的透镜，聚焦击中需要触发的电极。目前使用的双透镜法，光纤出口的透镜焦距为60mm，离靶面较近的透镜焦距为16mm，光纤出口距离两个透镜的距离分别为80mm和11.7mm，两透镜之间的距离为15mm，此时是满足机械工艺和光斑能量密度的组合。

如图5所示，为多透镜光学触发系统的结构示意图。纳秒激光器发出的激光，通过激光耦合透镜耦合进光纤。当激光从光纤发出后，经过三个设置为合适距离和合适焦距的透镜，聚焦击中需要触发的电极。多透镜可以达到和双透镜一样的效果，但需要在光纤出口的位置加一个用来准直激光的准直透镜。

可选择的，所述拍摄所述等离子体的图像包括：通过皮秒激光器，反射镜，扩束镜，以及，分光镜搭建干涉光路；所述皮秒激光器发出的激光通过两个凸透镜和光学衰减片，到达电荷耦合器件相机，拍摄干涉光路；通过分光镜搭建等离子体拍摄光路；通过增强电荷耦合器件相机拍摄等离子体图像。

本发明示出了一种激光触发开关的工作模式：通过纳秒激光器发射激光，通过激光耦合透镜使激光的焦点略前置于光纤的入口，引导激光进入光纤。激光经过光纤后，通过激光触发通道，再通过多个设置为合适距离的凸透镜，聚焦击中激光触发开关的高压电极上，产生等离子体，等离子体触通激光触发开关。本申请示出的激光触发开关替代了传统的电触发方式。

该激光触发模式是可行的，且在高压电极加上40kV情况开关的工作系数可以到达25％即此时所加电压差为开关在该工作情况下的自击穿电压的25％。这明显低于电触发方式，电触发开关的工作系数一般最低只能在60％左右，这是激光触发开关的优越性。在理想情况下，激光触发开关的工作系数能达到5％，是电触发开关无法做到的，这种特性对于脉冲功率技术有着重要的意义。脉冲功率往往需要很多的开关同时开断，当开关的工作系数降低，其自击穿的几率也会大大下降，这是电触发开关的劣势。而光触发的延时抖动和稳定性则不会有明显区别。

请参阅图2，本申请实施例示出一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的方法，所述记录和诊断开关击穿的方法包括：

S8：触通电触发开关；

S9：当所述电触发开关触通时，等离子体产生的光通过光学观察窗口传播；

S10：拍摄所述等离子体的图像；

S11：搭建气路，控制所述气路的运行，记录所述气路运行时的气压数据；

S12：搭建电路，控制所述电路的运行，记录所述电路运行时的触发电压，电极电压，触发波形的电信号数据；

S13：根据所述气压数据以及所述电信号数据，推测所述电触发开关的工作稳定性，工作状态，工作特性。

可选择的，所述触通电触发开关的步骤包括：通过数字延迟触发器施加触发电压，所述施加电压触通电触发开关。

请参阅图3，本申请实施例示出一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的系统，所述通过光学方法记录和诊断开关击穿的系统包括：光学触发系统，激光触发开关，光学记录系统，电气控制记录系统，光学图像和电信号诊断系统；

其中，所述光学触发系统包括：纳秒激光器1，激光耦合透镜2，光纤3；

请参阅图4，图6以及图7，所述激光触发开关包括：第一凸透镜4，绝缘筒5，低压电极6，高压电极7，光学观察窗口8，激光触发通道9，开关间隙距离调节螺丝10，带孔电极11，压环12，垫环13，靶电极14；

其中，所述高压电极7位于激光触发开关一端，用于接通高压电。所述低压电极6位于开关另一端，所述低压电极6上开有激光触发通道9。所述激光触发通道9的顶端接入所述光纤3，所述纳秒激光器1产生的激光经过耦合进入所述光纤3，再经过所述激光触发通道9的双透镜或多透镜聚焦击中所述高压电极7来触通开关。激光触发开关的整体被所述绝缘筒5所包含覆盖。所述绝缘筒5用来固定整个组件，并提供绝缘保护。在所述绝缘筒5上设置有光学观察窗口8，当开关触通时，产生的等离子体的光透过所述光学观察窗口8传达至激光触发开关外部。所述光学观察窗口8用来通过干涉激光和等离子体产生光，用以被ICCD捕捉，并加以记录。所述开关间隙距离调节螺丝10可以调节开关触发间隙距离，探究不同触发间距情况下的开关工作特性。所述光学观察窗口8的顶端的一侧设置有带孔电极11和压环12。所述光学观察窗口8的底端的一侧设置有垫环13和靶电极14。所述垫环13用于加强密封性。

第一凸透镜4与靶电极14的位置需要进行设计，如果第一凸透镜4距离靶电极14的靶面太近，触发时的电弧有可能打碎第一凸透镜4。但是本身焦点距离第一凸透镜4大概只有11mm，所以第一凸透镜4同样不能离靶面太远。因此，可根据实际第一凸透镜4和激光触发开关的开关间隙的变化进行相应改变。

所述光学记录系统包括：皮秒激光器15，第一反射镜16，第二反射镜17，第三反射镜18，扩束镜19，第一分光镜20，第二分光镜21，第三分光镜22，增强电荷耦合器件相机23，第二凸透镜24，光学衰减片25，电荷耦合器件相机26；

如图3所示，皮秒激光器15，第一反射镜16，第二反射镜17，第三反射镜18，扩束镜19，第一分光镜20，第二分光镜21用于搭建干涉光路。所述干涉光路可以通过所述光学观察窗口8观察并记录。所述皮秒激光器15发出的激光在经过第二凸透镜24透镜成像和光学衰减片25将光强衰减后，到达CCD相机。所述CCD相机用于拍摄干涉光路。所述第三分光镜22构成了等离子体拍摄光路，所述ICCD相机用于拍摄等离子体图像，诊断单个时刻时等离子体的分布，进而诊断元素的组成。

其中，皮秒激光器用于搭建干涉背景图像。所述皮秒激光器15出来的光，经由所述扩束镜19将激光的光斑扩大，有利于覆盖更大的范围。然后激光通过所述第一分光镜20被分为两束光，其中的一束穿透所述激光触发开关的间隙。另一束平行于所述光学观察窗口8经过所述第二反射镜17，通过所述第二分光镜21将两束光变回同一光路完成干涉搭建，使得开关外部的光学装置可以拍摄等离子体图像。

所述电气控制记录系统包括：气瓶，气管，气阀，计算机可控气系统，高压直流电源，高压电缆，计算机可控电系统，数字延迟触发器，示波器，计算机；

所述光学触发系统用于通过纳秒激光器发射激光，引导所述激光进入光纤；

所述激光触发开关用于所述激光经过所述光纤后，触通激光触发开关；当所述激光触发开关触通时，等离子体产生的光通过光学观察窗口传播；

所述光学记录系统用于拍摄所述等离子体的图像；

所述电气控制记录系统用于搭建气路，控制所述气路的运行，记录所述气路运行时的气压数据；搭建电路，控制所述电路的运行，记录所述电路运行时的触发电压，电极电压，触发波形的电信号数据。

利用气瓶、气管、气压阀、分气口搭建气路，由计算机连接计算机可控气系统后控制气路运行，自动记录运行时的气压数据。利用高压直流电源、高压电缆、触发器、示波器搭建电路，由计算机连接计算机可控电系统后控制电路运行，自动记录触发电压、电极电压、触发波形等电信号数据。

开关实验的次数一般要成百上千次，一般的实验过程需要充气，加电压，触发信号，记录波形，分析波形可选，放气排出放电时的杂质，这个过程重复成百上千次。人为地操作不一定能直接调到需要的气压和电压，反复重复劳动也会容易产生错误危及设备人员安全。因此，通过计算机将这些步骤实现自动化。

所述光学图像和电信号诊断系统用于根据所述气压数据以及所述电信号数据，推测所述激光触发开关的工作稳定性，工作状态，工作特性。

根据光信号直观的记录和比对开关触通时的等离子体行为，加以人工或计算机分析，推测开关的工作稳定性、工作状态、工作特性。根据记录的电信号，对波形加以人工或计算机分析，计算开关的触通延时，推测开关的工作稳定性、工作状态、工作特性。将两种数据进行对比，以获得更全面的开关特性分析，并且记录此时的触发电压、触发气压、触发电压、触发激光强度，便于进一步分析整理。

本申请实施例示出一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的系统，所述通过光学方法记录和诊断开关击穿的系统包括：电触发开关，光学记录系统，电气控制记录系统，光学图像和电信号诊断系统；

其中，所述电触发开关包括：绝缘筒，触发电极，高压电极，光学观察窗口；所述高压电极位于开关两端，用于接通高压电。所述触发电极位于中间位置，由数字延迟触发器施加触发电压来触通开关。所述电触发开关整体被所述绝缘筒所包含覆盖。在所述绝缘筒上开有光学观察窗口，可以让开关触通时产生的等离子体的光透过光学观察窗口传达至开关外部，便于外部的光学装置拍摄等离子体图像。

所述光学记录系统包括：皮秒激光器，反射镜，扩束镜，分光镜，增强电荷耦合器件相机，凸透镜，光学衰减片，电荷耦合器件相机；

所述电气控制记录系统包括：气瓶，气管，气阀，计算机可控气系统，高压直流电源，高压电缆，计算机可控电系统，数字延迟触发器，示波器，计算机；

所述电触发开关用于触通电触发开关；当所述电触发开关触通时，等离子体产生的光通过光学观察窗口传播；

所述光学记录系统用于拍摄所述等离子体的图像；

所述电气控制记录系统用于搭建气路，控制所述气路的运行，记录所述气路运行时的气压数据；搭建电路，控制所述电路的运行，记录所述电路运行时的触发电压，电极电压，触发波形的电信号数据；

所述光学图像和电信号诊断系统用于根据所述气压数据以及所述电信号数据，推测所述电触发开关的工作稳定性，工作状态，工作特性。

由以上技术方案可知，本申请实施例示出的通过光学方法记录和诊断开关击穿的方法及系统具有以下的优点：可以拍摄不同延时情况下的开关特性，更为直观地记录了等离子体图像，便于分析不同时刻时开关的触发过程。对特定延时的光学诊断可以用来推测和记录开关触通的时刻，用以推断开关的抖动和延时特性，与电信号数据形成互补，能更全面地分析开关的工作特性和工作状态。在针对故障开关时可以分析故障开关的故障工作状态，推测其故障区域以及故障原因。

本发明示出了一种激光触发开关的工作模式：通过纳秒激光器发射激光，通过激光耦合透镜使激光的焦点略前置于光纤的入口，引导激光进入光纤。激光经过光纤后，通过激光触发通道，再通过多个设置为合适距离的凸透镜，聚焦击中激光触发开关的高压电极上，产生等离子体，等离子体触通激光触发开关。本申请示出的激光触发开关替代了传统的电触发方式。该激光触发模式是可行的，且在高压电极加上40kV情况开关的工作系数可以到达25％，即此时所加电压差为开关在该工作情况下的自击穿电压的25％。这明显低于电触发方式。在理想情况下，激光触发开关的工作系数能达到5％，这种特性对于脉冲功率技术有着重要的意义。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的方法，其特征在于，所述记录和诊断开关击穿的方法包括：

通过纳秒激光器发射激光，引导所述激光进入光纤；

所述激光经过所述光纤后，触通激光触发开关；

当所述激光触发开关触通时，等离子体产生的光通过光学观察窗口传播；

拍摄所述等离子体的图像；

搭建气路，控制所述气路的运行，记录所述气路运行时的气压数据；

搭建电路，控制所述电路的运行，记录所述电路运行时的触发电压，电极电压，触发波形的电信号数据；

根据所述气压数据以及所述电信号数据，推测所述激光触发开关的工作稳定性，工作状态，工作特性。

2.根据权利要求1所述的通过光学方法记录和诊断开关击穿的方法，其特征在于，所述引导所述激光进入光纤的步骤包括：通过激光耦合透镜使所述激光的焦点略前置于所述光纤的入口，使得所述激光完整地进入光纤。

3.根据权利要求2所述的通过光学方法记录和诊断开关击穿的方法，其特征在于，所述激光经过所述光纤后，触通激光触发开关的步骤包括：选择多个合适焦距的凸透镜设置合适的距离，将所述光纤的光纤头固定于所述激光触发开关的激光触发通道的顶端，所述激光经过所述光纤后，通过所述激光触发通道，再通过多个设置为合适距离的凸透镜，聚焦击中所述激光触发开关的高压电极上，形成触通。

4.根据权利要求3所述的通过光学方法记录和诊断开关击穿的方法，其特征在于，所述聚焦击中所述激光触发开关的高压电极上，形成触通的步骤包括：所述激光通过所述激光触发通道的多个凸透镜后，被聚焦至高压电极表面，产生等离子体，所述等离子体触通激光触发开关。

5.根据权利要求4所述的通过光学方法记录和诊断开关击穿的方法，其特征在于，所述拍摄所述等离子体的图像包括：通过皮秒激光器，反射镜，扩束镜，以及，分光镜搭建干涉光路；所述皮秒激光器发出的激光通过两个凸透镜和光学衰减片，到达电荷耦合器件相机，拍摄干涉光路；通过分光镜搭建等离子体拍摄光路；通过增强电荷耦合器件相机拍摄等离子体图像。

6.一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的方法，其特征在于，所述记录和诊断开关击穿的方法包括：

触通电触发开关；

当所述电触发开关触通时，等离子体产生的光通过光学观察窗口传播；

拍摄所述等离子体的图像；

搭建气路，控制所述气路的运行，记录所述气路运行时的气压数据；

搭建电路，控制所述电路的运行，记录所述电路运行时的触发电压，电极电压，触发波形的电信号数据；

根据所述气压数据以及所述电信号数据，推测所述电触发开关的工作稳定性，工作状态，工作特性。

7.根据权利要求6所述的通过光学方法记录和诊断开关击穿的方法，其特征在于，所述触通电触发开关的步骤包括：通过数字延迟触发器施加触发电压，所述施加电压触通电触发开关。

8.一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的系统，其特征在于，所述通过光学方法记录和诊断开关击穿的系统包括：光学触发系统，激光触发开关，光学记录系统，电气控制记录系统，光学图像和电信号诊断系统；

其中，所述光学触发系统包括：纳秒激光器，激光耦合透镜，光纤；

所述激光触发开关包括：第一凸透镜，绝缘筒，低压电极，高压电极，光学观察窗口，激光触发通道，开关间隙距离调节螺丝，带孔电极，压环，垫环，靶电极；

所述光学记录系统包括：皮秒激光器，第一反射镜，第二反射镜，第三反射镜，扩束镜，第一分光镜，第二分光镜，第三分光镜，增强电荷耦合器件相机，第二凸透镜，光学衰减片，电荷耦合器件相机；

所述电气控制记录系统包括：气瓶，气管，气阀，计算机可控气系统，高压直流电源，高压电缆，计算机可控电系统，数字延迟触发器，示波器，计算机；

所述光学触发系统用于通过纳秒激光器发射激光，引导所述激光进入光纤；

所述激光触发开关用于所述激光经过所述光纤后，触通激光触发开关；当所述激光触发开关触通时，等离子体产生的光通过光学观察窗口传播；

所述光学记录系统用于拍摄所述等离子体的图像；

所述电气控制记录系统用于搭建气路，控制所述气路的运行，记录所述气路运行时的气压数据；搭建电路，控制所述电路的运行，记录所述电路运行时的触发电压，电极电压，触发波形的电信号数据；

所述光学图像和电信号诊断系统用于根据所述气压数据以及所述电信号数据，推测所述激光触发开关的工作稳定性，工作状态，工作特性。

9.一种通过光学方法记录和诊断开关击穿的系统，其特征在于，所述通过光学方法记录和诊断开关击穿的系统包括：电触发开关，光学记录系统，电气控制记录系统，光学图像和电信号诊断系统；

其中，所述电触发开关包括：绝缘筒，触发电极，高压电极，光学观察窗口；

所述光学记录系统包括：皮秒激光器，反射镜，扩束镜，分光镜，增强电荷耦合器件相机，凸透镜，光学衰减片，电荷耦合器件相机；

所述电气控制记录系统包括：气瓶，气管，气阀，计算机可控气系统，高压直流电源，高压电缆，计算机可控电系统，数字延迟触发器，示波器，计算机；

所述电触发开关用于触通电触发开关；当所述电触发开关触通时，等离子体产生的光通过光学观察窗口传播；

所述光学记录系统用于拍摄所述等离子体的图像；

所述电气控制记录系统用于搭建气路，控制所述气路的运行，记录所述气路运行时的气压数据；搭建电路，控制所述电路的运行，记录所述电路运行时的触发电压，电极电压，触发波形的电信号数据；

所述光学图像和电信号诊断系统用于根据所述气压数据以及所述电信号数据，推测所述电触发开关的工作稳定性，工作状态，工作特性。