CN114199983A - 大气离子迁移率测量装置和测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种大气离子迁移率测量装置和发放，包括底座，在底座上安装电晕笼，在电晕笼轴心设有电极杆，在电极杆上设有放电点，在电极杆一端通过导线连接高压直流电源，在电晕笼内壁固定安装离子流板，所述放电点指向离子流板，所述离子流板信号输出端连接有采样电阻，所述采样电阻信号输出端连接有数据采集卡，所述数据采集卡信号输出端连接有数据处理计算机。其结构简单，操作便捷，整体体积小，利于在复杂的输电线路勘测现场推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及大气离子检测设备，尤其涉及一种大气离子迁移率测量装置和测量方法。
背景技术
当线路电压超过电晕放电的临界电压时，线路周围的空气分子被电离成正负离子，在电场作用下定向运动，形成离子电流。由直流输电线路电晕放电引起的电磁环境问题是影响导线选型、导线对地高度、输电走廊宽度、极间距、分裂间距等线路设计参数的重要因素。
对于直流输电线路电磁环境的分析，尤其是地面离子流密度和空间电荷的计算，需要已知电晕放电过程中的大气离子迁移率这一物理参数。传统大气离子迁移率测量装置采用多层平行电极、同轴圆柱等测量结构，然而，上述大气离子迁移率测量装置需要2～3个高压直流电源协同配合，整体体积大，难以在复杂的输电线路勘测现场推广使用。
发明内容
本发明是为了解决上述技术问题，提供一种大气离子迁移率测量装置和测量方法，其结构简单，操作便捷，整体体积小，利于在复杂的输电线路勘测现场推广使用。
本发明的技术解决方案是：
一种大气离子迁移率测量装置，包括底座，其特殊之处在于：在底座上安装电晕笼，在电晕笼轴心设有电极杆，在电极杆上设有放电点，在电极杆一端通过导线连接高压直流电源，在电晕笼内壁固定安装离子流板，所述放电点指向离子流板，所述离子流板信号输出端连接有采样电阻，所述采样电阻信号输出端连接有数据采集卡，所述数据采集卡信号输出端连接有数据处理计算机。
进一步的，在电晕笼上安装绝缘支撑架，所述电极杆安装在绝缘支撑架上。
进一步的，所述电晕笼截面为环形。
进一步的，所述离子流板为弧形且与电晕笼内壁紧密贴合。
进一步的，上述大气离子迁移率测量装置采用的大气离子迁移率测量方法，具体步骤如下：
步骤1：通过高压直流电源对电极杆通电，并升高高压直流电源的输出电压，当放电点发生电晕放电时，保持高压直流电源的输出电压恒定，此时电极杆的电压为U，离子流板感应到第一电流脉冲，当电晕放电产生的带电离子运动到离子流板上时，离子流板上产生第二电流脉冲，测量两次电流脉冲的时间间隔t；
步骤2：电晕笼内空间的电场E的分布为
式中，r为电极杆的半径，R为电晕笼的半径，x为到电极杆的距离；
步骤3：将电极杆到电晕笼之间的距离等分成n段，每段长度为Δx，取每段中点处的场强Ei代表第i段空间场强E的平均值，离子运动速度v与离子迁移率K的关系为：
v＝KE (2)
离子在电场中运动的时间t与场强Ei的关系为：
式中，vi、ti分别为离子在第i段空间中的运动速度和运动时间；
步骤4：将式(2)代入式(3)，计算出大气离子迁移率K：
本发明的有益效果是：
由于在底座上安装电晕笼，在电晕笼轴心设有电极杆，在电极杆上设有放电点，在电极杆一端通过导线连接高压直流电源，在电晕笼内壁固定安装离子流板，所述放电点指向离子流板，所述离子流板信号输出端连接有采样电阻，所述采样电阻信号输出端连接有数据采集卡，所述数据采集卡信号输出端连接有数据处理计算机，通过高压直流电源对电极杆通电使放电点产生电晕，并通过离子流板感应和产生电晕产生的电流脉冲，进而通过数据处理计算机根据两次电流脉冲信号计算得出大气离子迁移率，结构简单，操作便捷，整体体积小，利于在复杂的输电线路勘测现场推广使用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中电晕笼的结构示意图；
图中：1-底座，2-电晕笼，3-绝缘支撑架，4-电极杆，5-放电点，6-高压直流电源，7-离子流板，8-采样电阻，9-数据采集卡，10-数据处理计算机。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种大气离子迁移率测量装置，包括底座1，在底座1上安装截面为环形的电晕笼2，在电晕笼2上安装绝缘支撑架3，在绝缘支撑架3上安装电极杆4，电极杆4与电晕笼2同轴，在电极杆4上设有放电点5，在电极杆4一端通过导线连接高压直流电源6，在电晕笼2内壁固定安装离子流板7，所述离子流板7为弧形且与电晕笼2内壁紧密贴合，所述放电点5指向离子流板7，所述离子流板7信号输出端连接有采样电阻8，所述采样电阻8信号输出端连接有数据采集卡9，所述数据采集卡9信号输出端连接有数据处理计算机10。
上述大气离子迁移率测量装置采用的大气离子迁移率测量方法，具体步骤如下：
步骤1：通过高压直流电源6对电极杆4通电，并升高高压直流电源6的输出电压，当放电点5发生电晕放电时，保持高压直流电源6的输出电压恒定，此时电极杆4的电压为U，离子流板7感应到第一电流脉冲，当电晕放电产生的带电离子运动到离子流板7上时，离子流板7上产生第二电流脉冲，测量两次电流脉冲的时间间隔t；
步骤2：电晕笼2内空间的电场E的分布为
式中，r为电极杆4的半径，R为电晕笼2的半径，x为到电极杆4的距离；
步骤3：将电极杆4到电晕笼2之间的距离等分成n段，每段长度为Δx，取每段中点处的场强Ei代表第i段空间场强E的平均值，离子运动速度v与离子迁移率K的关系为：
v＝KE (2)
离子在电场中运动的时间t与场强Ei的关系为：
式中，vi、ti分别为离子在第i段空间中的运动速度和运动时间；
步骤4：将式(2)代入式(3)，计算出大气离子迁移率K：
以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。
Claims (5)
1.一种大气离子迁移率测量装置，包括底座，其特征在于：在底座上安装电晕笼，在电晕笼轴心设有电极杆，在电极杆上设有放电点，在电极杆一端通过导线连接高压直流电源，在电晕笼内壁固定安装离子流板，所述放电点指向离子流板，所述离子流板信号输出端连接有采样电阻，所述采样电阻信号输出端连接有数据采集卡，所述数据采集卡信号输出端连接有数据处理计算机。
2.根据权利要求1所述的大气离子迁移率测量装置，其特征在于：在电晕笼上安装绝缘支撑架，所述电极杆安装在绝缘支撑架上。
3.根据权利要求1所述的大气离子迁移率测量装置，其特征在于：所述电晕笼截面为环形。
4.根据权利要求1所述的大气离子迁移率测量装置，其特征在于：所述离子流板为弧形且与电晕笼内壁紧密贴合。
5.根据权利要求1所述的大气离子迁移率测量装置采用的大气离子迁移率测量方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1：通过高压直流电源对电极杆通电，并升高高压直流电源的输出电压，当放电点发生电晕放电时，保持高压直流电源的输出电压恒定，此时电极杆的电压为U，离子流板感应到第一电流脉冲，当电晕放电产生的带电离子运动到离子流板上时，离子流板上产生第二电流脉冲，测量两次电流脉冲的时间间隔t；
步骤2：电晕笼内空间的电场E的分布为
式中，r为电极杆的半径，R为电晕笼的半径，x为到电极杆的距离；
步骤3：将电极杆到电晕笼之间的距离等分成n段，每段长度为Δx，取每段中点处的场强Ei代表第i段空间场强E的平均值，离子运动速度v与离子迁移率K的关系为：
v＝KE (2)
离子在电场中运动的时间t与场强Ei的关系为：
式中，vi、ti分别为离子在第i段空间中的运动速度和运动时间；
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4812711A (en) * | 1985-06-06 | 1989-03-14 | Astra-Vent Ab | Corona discharge air transporting arrangement |
| CN105632872A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-06-01 | 北京理工大学 | 一种基于电晕放电的新型离子迁移谱装置 |
| CN105806926A (zh) * | 2016-03-14 | 2016-07-27 | 清华大学 | 大气离子迁移率的测试方法及装置 |
| CN107727538A (zh) * | 2017-10-17 | 2018-02-23 | 国家电网公司 | Piv荷电灰尘迁移运动特性测量装置及方法 |
| CN110456171A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-11-15 | 清华大学 | 电晕放电导体表面电场强度的测量方法及装置 |
| CN110672712A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-01-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于圆柱电极的大气离子迁移率测量装置及方法 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4812711A (en) * | 1985-06-06 | 1989-03-14 | Astra-Vent Ab | Corona discharge air transporting arrangement |
| CN105632872A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-06-01 | 北京理工大学 | 一种基于电晕放电的新型离子迁移谱装置 |
| CN105806926A (zh) * | 2016-03-14 | 2016-07-27 | 清华大学 | 大气离子迁移率的测试方法及装置 |
| CN107727538A (zh) * | 2017-10-17 | 2018-02-23 | 国家电网公司 | Piv荷电灰尘迁移运动特性测量装置及方法 |
| CN110456171A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-11-15 | 清华大学 | 电晕放电导体表面电场强度的测量方法及装置 |
| CN110672712A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-01-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于圆柱电极的大气离子迁移率测量装置及方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 华新水泥厂七·二一工人大学业余电子班: "电收尘器", 31 December 1979, 中国建筑工业出版社, pages: 27 - 31 * |
| 岳一石等: "离子迁移率测量装置研制及其在不同温、湿度下的变化规律", 高电压技术, vol. 41, no. 5, pages 1696 - 1703 * |
| 邹志龙: "大气颗粒物对高压直流导线离子流场影响及应用研究", 中国博士学位论文全文数据库, pages 042 - 144 * |
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