CN110165787A - 一种驻极体机械天线的充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及低频通信技术领域和等离子技术领域，提供一种为基于驻极体的机械天线充电的装置。该充电装置包括高压直流电源、放电电极、隔离电极、背电极和烘箱。所述的高压直流电源将高压加到放电电极上，背电极和隔离电极接地，当放电电极形状合适时，发生电晕放电，产生等离子体，在电场的作用下，等离子体中的带不同电荷的带电粒子运动方向不同，且方向由电场决定，某种电性的粒子向背电极运动，将待充电的驻极体放置在背电极上，即可实现对驻极体的充电。本发明提供的驻极体式机械天线充电装置，不仅解决了驻极体机械天线中所使用驻极体的制备问题，同时解决了驻极体所储存的空间电荷(真实电荷)量随时间衰减导致驻极体式机械天线难以长期使用的问题，通过为驻极体充电，使其电荷量维持在较高水平，从而大大延长了其使用寿命。

Description

一种驻极体机械天线的充电装置

技术领域

本发明涉及低频通信技术领域和等离子体技术领域，尤其涉及一种利用电晕放电对驻极体机械天线进行充电的装置。

背景技术

基于驻极体材料设计的机械天线式低频/甚低频发射天线往往采用机械运动方式加速驻极体材料上的驻极电荷，以实现低频/甚低频波段电磁波的高效辐射。驻极体是一种可以长期储存偶极电荷或空间电荷(真实电荷)的介电材料。相比于永磁体的铁磁材料，驻极体材料的种类多样，许多材料如PTFE，FEP等高分子材料密度小质量轻，因此基于驻极体材料的机械天线也具有轻量化的特点。然而驻极体所储存的电荷密度无法维持在制作完成时的较高水平，而是会随着时间的推移而不断衰减至较低水平，因此基于驻极体的机械天线产生的信号强度也会减弱，这无疑是不利于通信的。同时，基于驻极体的机械天线往往需要同时使用带有不同种类电荷的驻极体，这意味着机械天线的电荷补充可能会在进行时中和掉与之电性相异的电荷，甚至损坏机械天线。

发明内容

本发明针对于驻极体机械天线所使用的驻极体电荷随时间衰减的问题，通过为驻极体充电，补充其电荷，使机械天线中驻极体的电荷密度恢复到较高水平，定期充电可以使驻极体的电荷密度长期保持在较高水平，可以不依赖驻极体的稳定电荷密度特性。

本发明通过升高放电针与背电极之间的电压的方法，使放电针尖端的局部电场强度超过空气的电离场强，从而产生电晕放电，形成等离子体，等离子体中的带电粒子在电场作用下靠近或远离待充电体，待充电体接收某种电性的带电粒子，使其电荷得到补充。

本发明所述的放电电极为放电针阵列，通过增减放电针数量来改变充电区域大小，以适应不同规格的基于驻极体机械天线的充电需求。

由于驻极体的稳定电荷密度小于充电完成初始的电荷密度甚多，此方法在一定程度上提高了驻极体的电荷密度，因此可以增加机械天线的通信距离；同时基于驻极体的机械天线往往同时使用带有不同电荷的驻极体，而每次充电只能进行单一电性电荷的充电，因此本发明设计了隔离电极，正隔离电极依照带有正电荷的驻极体分布开孔，带负电的驻极体则被电极遮挡。电极接地后，带有正电荷的电晕流向驻极体运动，原有正电荷的驻极体通过孔洞接收电晕流补充电荷，而原有负电荷的驻极体由于电极的遮挡不会接收正电荷，因此不会受到影响。类似的，负隔离电极根照带有负电荷的驻极体分布开孔，从而实现对带负电驻极体的充电。本发明所述的背电极为接地电极，用于放置充电体。

本发明所述的烘箱，同时具有稳定电荷和安全保护的功能。电晕充电得到的驻极体上有一些附着在表面的带电粒子，不同于被驻极体捕获的电荷可以存在较长时间(大于1年)，这些粒子的存在时间较短(小于1天)，其衰减产生的电磁波信号将会影响机械天线的通信信号，本发明通过烘箱，对充电后的驻极体加热，加速不稳定电荷的衰减，使充电完成后的驻极体具有较高的稳定性。由于电晕充电需要较高的电压(最高超过10kV)下进行，烘箱由绝缘材料制成，可以保护使用者的安全。

附图说明

图1驻极体式机械天线充电装置结构示意图

图2一种多针结构的放电电极示意图

图3一种用于多瓣圆盘形驻极体机械天线的隔离电极示意图

具体实施方式

下面将结合本申请说明书中的附图，对本申请的实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是作为例示，并非用于限制本申请。

本发明提供一为驻极体机械天线充电的装置，所述低频天线由放电电极2、隔离电极3、背电极4、加热丝5、烘箱1和高压电源组成。所述的电源连接放电电极2，当电压升高时，2的尖端产生电晕放电，产生等离子体。

所述的隔离电极3有导电性能良好的金属制成，且不易与等离子体产生化学反应。

所述的烘箱1为绝缘材料，保温性能良好，高温不变形，且能够起到保护作用。

所述的加热丝5可以控制烘箱内的温度恒定在某一值。

所述的背电极4，用于放置待充电体，同时作为一端接地的电极，同隔离电极一样，不易被氧化。

所述图2中示意图描述了一种多针阵列结构的放电电极示意图。阵列中放电针的数量不局限于所绘制数量。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

所述的多针阵列放电电极，通过增加放电针的数量，增大电晕放电发生的面积，从而增大充电面积。同时可以针对待充电体的形状进行图形化设计，提升充电效率。

所述图3中示意图描述了一种应用于多瓣圆盘形驻极体机械天线的隔离电极。该机械天线的驻极体呈圆盘形，且相对的两瓣具有同种电荷，本发明所述的隔离电极不局限于圆盘形驻极体机械天线，亦不局限于相对两瓣具有同种电荷的情况。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在本例中，隔离电极放置于待充电驻极体上方并接地，带电粒子在向下运动的过程中，部分打在隔离电极上，这一部分的粒子无法到达待充电体，因此被遮挡部分的待充电体不会受到影响。露出部分充电完成后，将隔离电极旋转一定角度，同时改变高压电源极性(正高压换为负高压，负高压换为正高压)，即可实现在不取下待充电体的条件下完成两种电荷的充电。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种驻极体式机械天线的充电装置，其特征在于，包括直流高压电源模块和电晕放发生模块；

所述的高压直流电源模块包括高压电源及控制程序；高压电源用于产生可控的正高压或负高压；控制程序控制电压的变化规律；

所述的电晕发生模块包括放电电极，隔离电极，背电极和烘箱组成；放电电极为可更换的电极，根据驻极体的形状可以调整；隔离电极控制充电区域；背电极上放置待充电体。

2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述的驻极体通过电晕放电法进行充电。

3.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述的控制程序控制规律为电压随时间分段线性变化。

4.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述的放电电极，由若干放电针组成放电阵列，阵列的形状可以通过增加或取下放电针实现。

5.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述的隔离电极，为一开有若干孔洞的极板，电晕流通过孔洞为驻极体充电，驻极体被遮挡的部分不会受到电晕流的影响，能够在不破坏原带电体结构的条件下进行不同电性的充电。

6.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述的待充电体，为待充电的驻极体或含有驻极体的部件。