CN110174595A - 基于火花的燃烧测试系统 - Google Patents

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Abstract

公开了基于火花的燃烧测试系统。一种燃烧测试系统(100)包括电源(120)和耦接至电源(120)的电晕生成器(122)。燃烧测试系统(100)还包括电荷存储装置(128)。该电荷存储装置(128)包括与电晕生成器(122)隔开的充电表面(126)使得由电晕生成器(122)的电场(114)促动的电荷载流子(124)与充电表面(126)相交以为该电荷存储装置(128)充电。燃烧测试系统(100)还包括耦接至电荷存储装置(128)的第一电极(132)和耦接至参考接地(112)的第二电极(134)。第二电极(134)与第一电极(132)隔开以基于第一电极(132)和第二电极(134)之间的电压差在第一电极(132)和第二电极(134)之间产生电弧(136)。

Description

基于火花的燃烧测试系统
技术领域
本公开内容总体涉及用于基于火花的燃烧试验的装置、系统和方法。
背景技术
低能量电弧被用作各种工业的和学术的测试系统中的点火源，诸如测试材料的可燃性特性的系统。例如，电弧可以用作点火源以测量气体或气体混合物的可燃性，诸如燃料空气混合物。通常，电弧由包括彼此隔开的电极的火花装置生成。待测试的材料布置在电极之间的区域中，并且电压施加至电极。在跨电极的电压超过待测试材料的击穿电压时，在电极之间产生电弧。
对于一些测试，电弧的能量水平必须小心控制在特定范围之内。例如，联邦航空管理局(FAA)用来测试用于飞机的燃料空气混合物的可燃性需要的测试过程要求使用200微焦耳加上0微焦耳减去20微焦耳的电弧。由于这种电弧的短持续时间和非常低的能量水平，这种电弧的能量水平的直接测量通常是不可能的。这就使得学术的和工业的测试集中于会对电弧做出贡献的存储的可能电能作为对可燃气体的可燃性进行标定的量，而不是在电弧通道本身中消散的实际能量。
在许多测试系统中，能量存储系统使用电容器存储能量。在如此低能量水平(例如，在100微焦耳范围中)下并且具有如此严格的容差(例如，几个微焦耳)的情况下，耦接至火花装置的电路中的微小变化就会导致电弧的能量的显著变化。例如，燃料空气混合物的击穿电压可以是千伏数量级。为了跨火花装置的电极提供数量级为千伏的电压并且数量级为微焦耳的总能量存储，需要数量级为微微法的电容。在如此小的电容下，耦接至火花装置的整个电路的电容必须均被考虑到，因为小到移动两个导线的相对位置的变化就会导致影响测试的电路的电容的变化。因此，众所周知，使用低能量、高精度电弧的测试系统是非常难以使用的。
发明内容
在具体实施方式中，一种燃烧测试系统包括电源和耦接至该电源的电晕生成器。燃烧测试系统还包括电荷存储装置，该电荷存储装置包括与电晕生成器隔开的充电表面，使得由电晕生成器的电场激发的电荷载流子与充电表面相交以为该电荷存储装置充电。燃烧测试系统进一步包括耦接至电荷存储装置的第一电极和耦接至参考接地的第二电极。第二电极与第一电极隔开以基于第一电极和第二电极之间的电压差在第一电极和第二电极之间产生电弧。
在另一具体实施方式中，一种方法包括：响应于电荷载流子将电荷存储在电荷存储装置处，该电荷载流子响应于电晕生成器的电场被引导向电荷存储装置。方法还包括在耦接至电荷存储装置的第一电极和耦接至参考接地的第二电极之间产生电压差。该方法进一步包括基于第一电极和第二电极之间的电压差在第一电极和第二电极之间产生电弧。
在另一具体实施方式中，火花生成装置包括电荷存储装置，该电荷存储装置包括充电表面，该充电表面被配置为响应于由电晕生成器的电场激发的电荷载流子存储电荷。火花生成装置还包括耦接至电荷存储装置的第一电极和耦接至参考接地的第二电极。第二电极与第一电极隔开以基于第一电极和第二电极之间的电压差在第一电极和第二电极之间产生电弧。
所描述的特征、功能、和优点可以在各种实施方式中独立地实现，或者也可以与其他实施方式结合来实现，其更多细节参考以下描述和附图可知。
附图说明
图1是示出燃烧测试系统的具体实现方式的框图；
图2是图1的燃烧测试系统的具体实现方式的示意图；
图3是图1的燃烧测试系统的另一具体实现方式的示意图；以及
图4是示出图1的燃烧测试系统的操作方法的流程图。
具体实施方式
如本文中使用的，各种术语仅是出于描述具体实现方式的目的而使用的并且不旨在限制实现方式。例如，除非上下文另外清楚地说明，否则单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”旨在也包括复数形式。可进一步理解术语“包括(comprise)”、“包括(comprises)”、和“包括(comprising)”可以与“包括(include)”、“包括(includes)”、或“包括(including)”可交替地使用。另外，将理解术语“其中(wherein)”可以与“其中(where)”可交替地使用。如本文中使用的，“示例性的(exemplary)”可指示实例、实现方式、和/或方面，并且不应当解释为限制或解释为指示偏好的或优选的实现方式。如本文中使用的，用于修饰诸如结构、部件、操作等的构成要素的顺序术语(例如，“第一”、“第二”、“第三”等)不独立地指示该构成要素相对于另一构成要素的任何优先级或顺序，而是仅将该构成要素与具有相同名称(假使没有使用顺序术语)的另一构成要素区分开。如本文中使用的，术语“组”指代一个或多个具体构成要素，并且术语“多个”指代多个(例如，两个或更多个)具体构成要素。
本文中公开的实现方式将用于产生电弧的电荷存储装置与为电荷存储装置充电的电源电隔离。在电荷存储装置和与电源相关联的电路之间设置有物理间隙。没有物理导体将电荷存储装置的充电表面连接至电源和相关联的电路。该物理间隙提供电荷存储装置的电隔离，使得电源和相关联的电路中的变化不会改变电荷存储装置的能量存储容量。
使用耦接至电源的电晕生成器对电荷存储装置充电。电晕生成器生成将电荷跨间隙携带至电荷存储装置的电荷载流子。电晕生成器在一些区域生成相对强的电场，该电场足以使间隙中的气体电离以释放电荷载流子。间隙有效地允许能量从电晕生成器移动至电荷存储装置，但防止了能量从电荷存储装置回到电晕生成器的移动。因此，电荷存储装置的能量存储容量可以独立于电源、电晕生成器和相关联的电路来确定(通过标定或计算)。因此，基于本公开内容的燃烧测试系统能够可靠地产生低能量、高精度电弧，而无需担心电源和相关联的电路的变化。
图1是示出燃烧测试系统100的具体实施方式的框图。燃烧测试系统100包括火花生成装置130，该火花生成装置包括彼此隔开(即，彼此没有直接的物理接触)的第一电极132和第二电极134。诸如测试材料138的待测试材料布置在第一电极132和第二电极134之间的区域中。在图1中示出的具体实现方式中，测试材料138和火花生成装置130布置在测试室140内。测试室140保护测试材料138免受污染。进一步地，如果测试材料138是气体或气体混合物，测试室140保持测试材料138并且能够控制测试材料138的诸如压力和/或温度的测试特性。
如以下进一步说明的，火花生成装置130被配置为在第一电极132和第二电极134之间的电压差超过阈值，诸如测试材料138的击穿电压时，在第一电极132和第二电极134之间产生电弧136。在燃烧测试系统100用于基于一些测试协议生成测试结果116时，电弧136是非常低的能量弧(例如，近似几百微焦耳，诸如对于某些FAA认证测试的约200微焦耳)并且具有窄范围的可接受值(例如，加上或减去几十微焦耳，诸如对于上述引用的FAA认证测试的至多减去20微焦耳)。然而，如先前说明的，电弧136的直接测量是困难的。因此，电弧136的能量可基于从电荷存储装置128可获得的以形成电弧136的能量来估计。燃烧测试系统100被布置为使电荷存储装置128与诸如电源120、参考接地112和相关的电路的其他电路电隔离。通过使电荷存储装置128与其他电路电隔离，其他电路的变化不会改变电荷存储装置128的能量存储容量。因此，在电荷存储装置128的标定(calibration，校准)之后，存储在该电荷存储装置128处的能量可以可靠地已知，即使其他电路发生变化。
在图1中示出的实例中，第二电极134耦接至参考接地112，并且第一电极132耦接至电荷存储装置128。电荷存储装置128包括与电晕生成器122隔开(即，没有直接的物理接触)的充电表面126。电晕生成器122耦接至电源120。电晕生成器122被配置为向电荷存储装置128充电，同时使电荷存储装置128(或至少充电表面126)与和电晕生成器122相关联的电路、电源120、参考接地112和第二电极134电隔离。因此，充电表面126与电源120电隔离并且与参考接地112电隔离。换句话说，没有导体或导体组将充电表面126连接至电源120或连接至参考接地112，并且电荷存储装置128的充电表面126的电压是自由浮动的(float)。
为了给电荷存储装置128充电，电源120将电压施加至电晕生成器122，并且电晕生成器122响应于电压生成电场114。电源120可以是直流(DC)电源、交流(AC)电源、或提供DC偏压的交流电的混合电源。因此，由电源120施加的电压的极性可以是随时间变化的(例如，极性在正极性和负极性之间交替)，或电压的极性可以不是随时间变化的(例如，电压的极性，然而未必幅值，随时间是恒定的)。
电晕生成器122包括具有以下几何特征(诸如点或尖锐曲率)的导体或多个导体，该几何特征响应于电压形成电场114的高电位梯度的区域。在电场114电离电晕生成器122附近的气体(例如，将电子从气体剥离)时，在电场114的高电位梯度的区域中形成电晕202(图2和图3中示出的)。通过电离释放的电离气体和电子是电荷载流子124。每个电荷载流子124具有与电晕生成器122的电场114相互作用的电荷，从而使电荷载流子124向电晕生成器122移动或远离电晕生成器122移动。充电表面126被定位为使得由电晕生成器122的电场114促动(motivate)的正电荷载流子(例如，气体离子)或负电荷载流子(例如，电子)与充电表面126相交(intersect，相碰撞)以为电荷存储装置128充电。在一些实现方式中，电晕生成器122包括电晕生成导体或多个导体与充电表面之间的一个或多个导电网格。在该实施方式中，导电网格可以通过偏置电压的施加而被充电，以促进或控制电荷载流子124朝充电表面126移动。
因为充电表面126的电压浮动，所以充电表面126的电位随电荷载流子124与充电表面126的相交而升高，并且能量被存储在电荷存储装置128处。在充电表面126的电位升高时，充电表面126的电位与电晕生成器122的电场114对立(oppose)并且最终会限制电荷载流子124的进一步生成或使额外的电荷载流子124偏转，使得电荷存储装置128的充电自动地自限制。因此，在一些实现方式中，存储在电荷存储装置128处的能量是高度可重复的且自调节的。
可替换的或此外，燃烧测试系统100可包括开关160或另一控制元件，可被控制以控制存储在电荷存储装置128处的能量。例如，在图1中，燃烧测试系统100包括放置为测量电场114的或电场114的一部分的电场强度的电场探测器152。在这个实例中，电场探测器152将电场强度数据154提供至处理器102，并且处理器102基于处理器102可访问的存储器104中的标定数据106来分析电场强度数据154。在这个实例中，处理器102耦接至开关160并且被配置为基于标定数据106和电场强度数据154致动开关160。举例说明，处理器102可基于标定数据106和电场强度数据154确定何时电荷存储装置128已被充电至阈值能量水平，并且可响应于确定电荷存储装置128已被充电至阈值能量水平而致动开关160。
在图1中示出的实例中，火花生成装置130的第一电极132耦接至充电表面126，并且火花生成装置130的第二电极134耦接至参考接地112。在电荷存储装置128被充电时，第一电极132和第二电极134之间的电压差升高。基于第一电极132和第二电极134之间的电压差(例如，在电压差满足阈值时)产生电弧136。电压差是否足以生成电弧136还要依据第一电极132和第二电极134之间的距离、测试材料138的特性、测试室140内的压力以及是否有从诸如触发机构150的另一个源添加的额外的能量。对于给定测试的设置，阈值与第一电极132和第二电极134之间的测试材料138的一部分的击穿电压有关，但可能并不完全是唯一的。
在一些实现方式中，触发机构150用作激发能量的源以发起电弧136。举例说明，在这样的实现方式中，触发机构150可包括激光源或高能光源，提供光作为激发能量。在其他实现方式中，触发机构150通过改变测试条件发起电弧136，诸如通过将测试材料138喷射到测试室140中或通过将第一电极132和第二电极134移动为相互靠近。在又一其他实现方式中，触发机构150包括开关151，用以选择性地将充电表面126电连接至第一电极132；开关153，用以选择性地将第二电极134电连接至参考接地112，或两者。在图1中示出的实例中，触发机构150耦接至处理器102并且响应于来自处理器102的信号而被控制。在其他实例中，触发机构150是手动激活的(例如，通过燃烧测试系统100的操作者)或者耦接至不同的处理器(未示出)并由不同的处理器控制。
在图1中示出的实例中，处理器102还被配置为生成测试结果116。例如，处理器102耦接至布置在测试室140内或紧邻测试室140布置的传感器170。在这个实例中，传感器170生成指示电弧136的结果的传感器数据172。举例说明，传感器170可包括生成一个或多个图像的图像传感器，一个或多个图像描绘测试室140的内部的一部分。在该示例性实例中，一个或多个图像可包括电弧136生成之前、过程中和之后的多个视频帧。处理器102被配置为执行来自存储器104的指令108以分析传感器数据172并生成测试结果116。在一些实现方式中，测试结果116可经由显示装置110呈现给燃烧测试系统100的操作者。在燃烧测试系统100的操作过程中，电源120被激活并耦接至电晕生成器122(例如，通过致动开关160)。由电源120施加至电晕生成器122的电压使得电晕生成器122生成电场114。电场114使紧邻电晕生成器122的气体电离以释放电荷载流子124。一些电荷载流子124通过与电场114的相互作用而被促动为朝向充电表面126。与充电表面126相交的电荷载流子124将电荷输送至充电表面126，从而提高充电表面126的电位。最终，存储在电荷存储装置128处的能量是充足的(例如，满足阈值)并且电弧136被发起，如以下进一步描述的。在一些实现方式中，在满足阈值时存储在电荷存储装置128处的能量的量是自调节的。在其他实现方式中，通过处理器102基于电场强度数据154和标定数据106估计存储在电荷存储装置128处的能量的量，并且处理器102确定何时满足阈值。
在为电荷存储装置128充电之前、过程中或之后，测试材料138被引入测试室140。在一些实现方式中，测试材料138在电荷存储装置128充电之前或过程中被引入测试室140。例如，如果测试过程需要控制测试室140内的压力和温度，则测试材料138可在电荷存储装置128充电之前或过程中引入以允许与压力和温度相关联的条件瞬时达到平衡。
在测试室140内的条件满足测试过程的需要之后并且在电荷存储装置128被充电之后，发起电弧136。例如，触发机构150被激活以增加激发能量，以将第一电极132连接至电荷存储装置128，以将第二电极134连接至参考接地112，或者以改变第一电极132和第二电极134的相对位置。传感器170将传感器数据172提供至处理器102，并且处理器102分析该传感器数据172以生成测试结果116。如果触发机构150增加激发能量以发起电弧136，则可在确定测试结果116中考虑激发能量。
电荷存储装置128的充电表面126与燃烧测试系统100的大部分其他电路电隔离。例如，充电表面126不导电地耦接至与电晕生成器122、开关160、电源120以及参考接地112相关联的电路。这个电隔离意味着燃烧测试系统100的其他电路的变化不会改变电荷存储装置128的能量存储容量。因此，与电荷存储装置电连接至燃烧测试系统100的其他电路的燃烧测试系统相比，该燃烧测试系统100更容易使用。例如，燃烧测试系统100的电源120可被移除并且替换为不同的电源(甚至不同类型的电源)，而不会改变电荷存储装置128的能量存储容量。换句话说，充电表面126的电隔离意味着存储在与电荷存储装置128电隔离的电路元件处的电荷可以被忽略。相反，如果电荷存储装置128电连接至电源120，则改变电源会显著改变燃烧测试系统100的电路的电荷存储容量，从而影响测试结果116。例如，如果电荷存储装置128电连接至电源120，则以数量级为几微微法改变燃烧测试系统的电路的总电容将使得由电弧136提供的能量的量的改变足以影响测试结果116(并且可能使测试结果无效)。
图2是图1的燃烧测试系统100的具体实施方式的示意图。在图2中，燃烧测试系统100包括参考图1描述的测试室140、火花生成装置130、电源120、参考接地112、电晕生成器122以及电荷存储装置128。燃烧测试系统100还可以包括在图1中示出的但在图2中没有示出的其他特征和部件，诸如处理器102、存储器104、显示装置110、电场探测器152、触发机构150、传感器170、开关160、或它们的组合。
在图2中示出的实现方式中，电荷存储装置128是导电的球体，诸如中空金属球体、实心金属球体或另一材料(例如，玻璃或塑料)的金属涂覆球体。在这个实现方式中，充电表面126对应于导电球体的表面。这样的充电表面126的电容C可以基于球体的半径R和包围球体的材料的介电常数ε使用方程C＝4πεR来计算。
尽管图2将电荷存储装置128示出为中空的导电球体，但在其他实施方式中，可以使用其他几何布置和/或其它材料。在图2中，燃烧测试系统100仅需要电荷存储装置128存储非常少量的能量，因此图2的中空的导电球体的相对小的存储容量对于一些测试程序是足够的。中空的导电球体具有的优势在于，具有使用上面的方程容易地量化的电容。然而，诸如中空的导电立方体的其他几何形状也能够存储电荷并且具有与它们的几何形状相关的电容，电容能够数学地或经验地进行量化。因此，在一些实现方式中，可以使用这样的其他形状。
图3是图1的燃烧测试系统100的另一具体实施方式的示意图。在图3中，燃烧测试系统100包括参考图1描述的测试室140、火花生成装置130、电源120、参考接地112、电晕生成器122、以及电荷存储装置128。燃烧测试系统100还可以包括在图1中示出的但在图3中没有示出的其他特征和部件，诸如处理器102、存储器104、显示装置110、电场探测器152、触发机构150、传感器170、开关160、或它们的组合。
在图3中示出的实现方式中，电荷存储装置128是电容器。在这个实现方式中，充电表面126对应于或耦接至电容器的第一电容器电极302。第一电容器电极302通过介电材料306与第二电容器电极304分开。尽管电荷存储装置128在图3中示出为简单的平行板电容器，但可以使用其他类型或布置的电容器。此外，尽管充电表面在图3中示出为电容器的部件(例如，第一电容器电极302的表面)，但在一些实现方式中，充电表面126不同于电容器的第一电容器电极302并电耦接至电容器的第一电容器电极302。
在图3中，电容器的第二电容器电极304耦接至参考接地112，并且充电表面126的(或充电表面126和第一电容器电极302的)电势能够自由浮动，如参考图1描述的。相比于如图2中的使用例如中空的导电球体或其他几何形状作为电荷存储装置，使用如图3中的电容器作为电荷存储装置128能够存储更大量的能量。
图4是示出图1至图3中的一个或多个的燃烧测试系统100的操作的方法400的流程图。方法400包括：在402处，在测试室中接收测试材料。例如，测试材料138可被接收在图1至图3的测试室140中。
方法400还包括：在404处，将电压施加至电晕生成器以生成电场，其中，电场使接近于电晕生成器的气体电离以释放电荷载流子。例如，图1至图3的电源可将电压施加至电晕生成器122。在一些实现方式中，电压的极性随时间交替，并且在其他实现方式中，电压的极性随时间是恒定的。响应于电压，电晕生成器122生成电场114。电场114至少在电晕生成器122的附近区域足够强，以使电晕生成器122附近的气体电离，从而释放电荷载流子124(例如，带正电的气体离子和带负电的电子)。
方法400还包括：在406处，响应于电荷载流子将电荷存储在电荷存储装置，其中至少一些电荷载流子由电晕生成器的电场引导向电荷存储装置。例如，通过电晕生成器122的电场114释放的图1至图3的电荷载流子124由于与电场114的相互作用而被促动。举例说明，根据施加至电晕生成器122的电压的极性，带负电的电荷载流子远离电晕生成器122移动或移动向电晕生成器122。带正电的电荷载流子在与带负电的电荷载流子的移动方向相反的方向上移动。远离电晕生成器122移动的至少一些电荷载流子124与充电表面126相交或撞击，从而将电荷传给电荷存储装置128。
方法400还包括：在408处，在耦接至电荷存储装置的第一电极和耦接至参考接地的第二电极之间产生电压差。例如，因为更多的图1至图3的电荷载流子124撞击充电表面，所以存储在充电表面126处的电荷的量(并且因此电势)增加。在图1至图3中示出的实现方式中，充电表面126耦接至第一电极132。在这样的实现方式中，存储在充电表面126处的电荷的增加还使存储在第一电极132处的电荷(和电势)增加。在一些实现方式中，触发机构150包括充电表面126和第一电极132之间的开关151。在这样的实现方式中，充电表面126的存储电荷和电势的增加不会使第一电极132处存储的电荷和电势增加直到触发机构150被致动以闭合开关151。第二电极134耦接至参考接地112，并且因此具有相对固定的电势。因此，随着第一电极132的电势增加，而第二电极134的电势仍然是相对恒定的，在第一电极132和第二电极134之间生成电压差。
方法400还包括：在410处，响应于第一电极和第二电极之间的电压差满足阈值，在第一电极和第二电极之间产生电弧。测试材料经受电弧。例如，在第一电极132和第二电极134之间产生(并且穿过测试材料138)图1至图3的电弧136。电弧136可以在第一电极132和第二电极134之间的电压差满足基于测试材料138的击穿电压的阈值时自发产生。可替换地，电弧136可以在处理器102确定电荷存储装置128的能量水平满足阈值时被触发(例如，通过触发机构150)。举例说明，电弧136可通过以下方式被触发，即通过闭合开关151以将第一电极132连接至充电表面126，通过闭合开关153以将第二电极134耦接至参考接地112，通过将第一电极132和第二电极134移动得相互更近，或通过增加激发能量(例如，经由激光器或高强度光源)到测试室140中。
方法400还包括：在412处，通过电场探测器生成指示电晕生成器的电场的至少一部分的电场强度的电场强度数据。例如，图1的电场探测器152可测量电场114的强度并生成电场强度数据154。在一些实现方式中，处理器102使用电场强度数据154以及标定数据106估计充电表面126的能量水平。在这样的实现方式中，处理器102可基于电场强度数据154确定何时充电表面126的能量水平满足阈值，诸如特定测试程序的目标能量水平。
方法400还包括：在414处，基于电场强度数据和使电场强度数据的特定值与电弧的电能水平相关的标定数据生成测试结果数据。例如，图1的处理器102可基于传感器数据172、生成电弧136时的电场强度数据154(或电荷存储装置128的能量水平的另一估计值)以及标定数据106，生成测试结果116。
因此，方法400使用图1至图3的燃烧测试系统100使测试材料的燃烧测试能够实现。由于燃烧测试系统100使电荷存储装置128与电源120和其他电路电隔离，所以电源120或其他电路的变化不会显著影响电荷存储装置128可存储的能量的量。因此，例如，电源120的变化不需要进行额外的重新标定过程以生成新的标定数据106，因为电源120的变化不会使耦接至火花生成装置130的第一电极132的电路的能量存储容量变化。
以上描述的实施方式是示例性的并且不限制本公开内容。应当被理解，根据本公开的原理可能有很多的变形和变化。
本文中描述中的实施方式的示图旨在提供对各种实施方式的结构的总体理解。说明不旨在用作对使用本文中描述的结构或者方法的设备和系统的所有元件和特征的完整叙述。在阅读本公开内容之后，许多其它的实施方式对本领域中的技术人员来说是显而易见的。可以利用其它实施方式并且可从本公开内容得出其它实施方式，使得可以在不背离本公开的范围的情况下进行结构和逻辑的替代和改变。例如，图4的方法400中列出的操作可以以所示出的不同的顺序进行，两个或更多个操作可同时进行(或结合)，或者可以省去一个或多个操作。举例说明，电场强度数据可在产生电弧之前生成，诸如与将电压施加至电晕生成器同时。因此，本公开和附图被视为说明性的而不是限制性的。
进一步地，本公开内容包括根据下列项的实施方式：
项1.一种燃烧测试系统包括：
电源；
电晕生成器，耦接至电源；
电荷存储装置，包括与电晕生成器隔开的充电表面，使得由电晕生成器的电场促动的电荷载流子与充电表面相交以为电荷存储装置充电；
第一电极，耦接至电荷存储装置；以及
第二电极，耦接至参考接地并且与第一电极隔开，以基于第一电极和第二电极之间的电压差在第一电极和第二电极之间产生电弧。
项2.根据项1的燃烧测试系统，进一步包括：测试室，在第一电极和第二电极的端部周围并且被配置为包围将经受电弧的测试材料。
项3.根据项1至项2中的任一项的燃烧测试系统，其中，电源被配置为将时变电压施加至电晕生成器。
项4.根据项1至项3中的任一项的燃烧测试系统，其中，充电表面与参考接地和电源电隔离，以使充电表面的电压能够浮动。
项5.根据项1至项4中的任一项的燃烧测试系统，其中，电荷存储装置包括电容器，电容器包括第一电容器电极、第二电容器电极、以及第一电容器电极和第二电容器电极之间的介电材料，其中，第一电容器电极包括充电表面并且第二电容器电极耦接至参考接地。
项6.根据项1至项5中的任一项的燃烧测试系统，进一步包括：电场探测器，放置为生成指示电晕生成器的电场的至少一部分的电场强度的电场强度数据。
项7.根据项6的燃烧测试系统，进一步包括：处理器和处理器可访问的存储器，存储器存储将电场强度数据的特定值与电弧的电能水平相关的标定数据，并且存储处理器可执行的指令以基于电场强度数据和标定数据生成测试结果数据。
项8.根据项1至项7中的任一项的燃烧测试系统，进一步包括：触发机构，在第一电极和第二电极之间的电压差满足阈值之后发起电弧。
项9.根据项8的燃烧测试系统，其中，触发机构包括激发能量的源。
项10.一种方法，包括：
响应于引导向电荷存储装置的电荷载流子将电荷存储在电荷存储装置，电荷载流子由电晕生成器的电场促动；
在耦接至电荷存储装置的第一电极和耦接至参考接地的第二电极之间产生电压差；以及
基于第一电极和第二电极之间的电压差在第一电极和第二电极之间产生电弧。
项11.根据项10的方法，其中，第一电极和第二电极布置在测试室内，并且进一步包括：
将测试材料接收在测试室中；并且
使测试材料经受电弧。
项12.根据权利要求10至11中的任一项的方法，进一步包括：将电压施加至电晕生成器以生成电场，其中，电场使气体部分地电离以释放电荷载流子。
项13.根据项12的方法，其中，电压的极性随时间交替。
项14.根据项12的方法，其中，电压的极性随时间是恒定的。
项15.根据项10至14中的任一项的方法，进一步包括：通过电场探测器生成指示电晕生成器的电场的至少一部分的电场强度的电场强度数据。
项16.根据项15的方法，进一步包括：基于电场强度数据和使电场强度数据的特定值与电弧的电能水平相关的标定数据生成测试结果数据。
项17.一种火花生成装置，包括：
电荷存储装置，包括充电表面，被配置为响应于由电晕生成器的电场促动的电荷载流子存储电荷；
第一电极，耦接至电荷存储装置；以及
第二电极，耦接至参考接地并且与第一电极隔开，以基于第一电极和第二电极之间的电压差在第一电极和第二电极之间产生电弧。
项18.根据项17的火花生成装置，进一步包括，测试室，在第一电极和第二电极的端部周围并且被配置为包围将经受电弧的测试材料。
项19.根据项17至项18中的任一项的火花生成装置，其中，充电表面与参考接地和电晕生成器的电源电隔离。
项20.根据项17至项19中的任一项的火花生成装置，其中，电荷存储装置包括电容器，电容器包括第一电容器电极、第二电容器电极、以及第一电容器电极和第二电容器电极之间的介电材料，其中，第一电容器电极包括充电表面并且第二电容器电极耦接至参考接地。
此外，尽管在本文中已经示出和描述了具体实施方式，但应当理解，被设计成实现相同的或者相似的结果的后续布置可以代替示出的具体实施方式。本公开内容旨在涵盖各种实施方式的任何以及全部的后续的修改或变化。在阅读本说明书之后，在本文中未具体描述的以上实施方式的组合及其他实施方式对本领域的普通技术人员来说件是显而易见的。
应理解，提交的本公开的摘要将不用于解释或限制权利要求的范围或意义。此外，在上述详细描述中，为了使本公开合成一个整体，各种特征可以被组合到一起或者在单个实施方式中描述。本公开内容不应该被解释为反映以下意图，即所提出的实施方式需要比每个权利要求中明确陈述的更多的特征。相反地，如以下权利要求反映的，所要求保护的主题可少于公开的实施方式中的任意一个的所有特征。

Claims (16)

1.一种燃烧测试系统(100)，包括：
电源(120)；
电晕生成器(122)，耦接至所述电源(120)；
电荷存储装置(128)，包括与所述电晕生成器(122)隔开的充电表面(126)，使得由所述电晕生成器(122)的电场(114)促动的电荷载流子(124)与所述充电表面(126)相交以为所述电荷存储装置(128)充电；
第一电极(132)，耦接至所述电荷存储装置(128)；以及
第二电极(134)，耦接至参考接地(112)并且与所述第一电极(132)隔开，以基于所述第一电极(132)和所述第二电极(134)之间的电压差在所述第一电极(132)和所述第二电极(134)之间产生电弧(136)。
2.根据权利要求1所述的燃烧测试系统(100)，进一步包括：测试室(140)，在所述第一电极(132)和所述第二电极(134)的端部周围并且被配置为包围将经受所述电弧(136)的测试材料(138)。
3.根据权利要求1至2中的任一项所述的燃烧测试系统(100)，其中，
所述电源(120)被配置为将随时间变化的电压施加至所述电晕生成器(122)。
4.根据权利要求1至2中的任一项所述的燃烧测试系统(100)，其中，
所述充电表面(126)与所述参考接地(112)和所述电源(120)电隔离，以使所述充电表面(126)的电压能够浮动。
5.根据权利要求1至2中的任一项所述的燃烧测试系统(100)，其中，
所述电荷存储装置(128)包括电容器，所述电容器包括第一电容器电极(302)、第二电容器电极(304)以及所述第一电容器电极(302)和所述第二电容器电极(304)之间的介电材料(306)，其中，所述第一电容器电极(302)包括所述充电表面(126)并且所述第二电容器电极(304)耦接至所述参考接地(112)。
6.根据权利要求1至2中的任一项所述的燃烧测试系统(100)，进一步包括电场探测器(152)，所述电场探测器被定位为生成指示所述电晕生成器(112)的电场(114)的至少一部分的电场强度的电场强度数据(154)。
7.根据权利要求6所述的燃烧测试系统(100)，进一步包括：处理器(102)和所述处理器(102)可访问的存储器(104)，所述存储器(104)存储将所述电场强度数据(154)的特定值与所述电弧(136)的电能水平相关的标定数据(106)，并且存储所述处理器(102)可执行以基于所述电场强度数据(154)和所述标定数据(106)生成测试结果数据的指令(108)。
8.根据权利要求1至2中的任一项所述的燃烧测试系统(100)，进一步包括触发机构(150)，在所述第一电极(132)和所述第二电极(134)之间的电压差满足阈值之后，所述触发机构(150)发起所述电弧(136)。
9.根据权利要求8所述的燃烧测试系统(100)，其中，所述触发机构(150)包括激发能量的源。
10.一种燃烧测试系统的操作方法(400)，包括：
响应于引导向电荷存储装置(128)的电荷载流子(124)将电荷存储(406)在所述电荷存储装置(128)，所述电荷载流子由电晕生成器(122)的电场(114)促动；
在耦接至所述电荷存储装置(128)的第一电极(132)和耦接至参考接地(112)的第二电极(134)之间产生(408)电压差；以及
基于所述第一电极(132)和所述第二电极(134)之间的电压差，在所述第一电极(132)和所述第二电极(134)之间产生(410)电弧(136)。
11.根据权利要求10所述的方法(400)，其中，所述第一电极(132)和所述第二电极(134)布置在测试室(140)内，并且进一步包括：
将测试材料(138)接收(402)在所述测试室(140)中；并且
使所述测试材料(138)经受所述电弧(136)。
12.根据权利要求10至11中的任一项所述的方法(400)，进一步包括：将电压施加(404)至所述电晕生成器(122)以生成所述电场(114)，其中，所述电场(114)使气体部分地电离以释放所述电荷载流子(124)。
13.根据权利要求12所述的方法(400)，其中，所述电压的极性随时间交替。
14.根据权利要求12所述的方法(400)，其中，所述电压的极性随时间是恒定的。
15.根据权利要求10至11中的任一项所述的方法(400)，进一步包括通过电场探测器(512)生成(412)指示所述电晕生成器(122)的所述电场(114)的至少一部分的电场强度的电场强度数据(154)。
16.根据权利要求15所述的方法(400)，进一步包括：基于所述电场强度数据(154)和使所述电场强度数据(154)的特定值与所述电弧(136)的电能水平相关的标定数据(106)，生成(414)测试结果数据。
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