[实用新型]一种聚合物基介质阻挡放电等离子体激励器老化状态监测电路

说明书

公开一种聚合物基介质阻挡放电等离子体激励器老化状态监测电路，在聚合物基激励器的放电回路中放置串联电容，每间隔固定老化周期，测量激励器两端的电压和串联电容两端的电压，通过两组数据计算激励器在工作状态下由放电等离子体形成的虚拟电极和覆盖电极间的有效电容，获得有效电容随老化时间的变化规律；比较放电过程中某一时刻对应的有效电容和临近击穿前的有效电容，够定量评估聚合物基激励器的老化状态并估算出激励器的剩余寿命。本实用新型的监测电路构成简易，测试操作便捷，适用范围广，能够定量评估聚合物基激励器的老化状态并估算其剩余寿命，将为聚合物基介质阻挡放电等离子体激励器的放电安全提供有力保障。

技术领域

本实用新型涉及航空等离子体技术领域，具体涉及一种聚合物基介质阻挡放电等离子体激励器老化状态监测电路。

背景技术

主动流动控制技术相比传统的被动流动控制，在提升飞行器和发动机气动特性方面具备良好的优势和潜力。基于表面介质阻挡放电等离子体气动激励的新概念主动流动控制技术，具有结构简单、响应迅速、无运动部件、激励频带宽、功耗低等优点，已经成为了国际范围内的研究热点。激励器作为等离子体气动激励的载体，其主要结构包括表面裸露电极、掩埋电极和中间绝缘阻挡介质，其中，两个电极非对称布置在绝缘层的两面。当裸露电极接正弦波高压，掩埋电极接地时，增大电压至击穿裸露电极附近的空气，带电粒子在电场的作用下运动并与中性气体分子发生碰撞，诱导近壁面气体的宏观加速，形成近壁面气体射流，用于飞机在飞行过程中的流动控制。

聚合物和陶瓷是目前应用最为广泛的绝缘阻挡介质，其中聚合物例如聚酰亚胺、聚四氟乙烯、硅橡胶等，陶瓷例如氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、二氧化硅陶瓷等。相比陶瓷来讲，聚合物的柔性特征使其能够更加便捷地布置在飞机机翼前缘、发动机叶栅、机匣等弯曲型面，因此更加具备应用方面的优势。然而，聚合物基等离子体激励器在使用过程中，由于带电粒子的碰撞、紫外光子的辐射以及臭氧的强腐蚀作用，阻挡介质的老化问题不可避免，这往往会威胁到激励器的放电安全。目前，仅是通过肉眼观测聚合物基激励器介质材料的降解来粗略地评估其老化状态，仍然缺乏一种有效的监测手段来定量评估聚合物基激励器的老化状态。

实用新型内容

为了避免现有技术的不足之处，本实用新型提出了一种聚合物基介质阻挡放电等离子体激励器老化状态监测电路，该电路不仅能够定量评估激励器的老化状态，而且可以估算激励器的剩余寿命。

本实用新型的聚合物基介质阻挡放电等离子体激励器老化状态监测电路，包括高压电源101、激励器102、串联电容103、高压探针201和电压探针202；其中高压电源101、激励器102、串联电容103通过串联的方式连接；高压电源101的高压输出端接激励器102的裸露电极102-2，高压电源101的低压端接地，高压电源101的输出电压为0-20kV；输出频率为1-15kHz；串联电容103的一端接激励器102的覆盖电极102-3，另一端接地，电容值为2nF-47nF；高压探针201的高压端接高压电源101的高压输出端，高压探针201的另一端接地，用于测量高压电源101的输出电压；电压探针202一端接串联电容103的一端，另外一端接地，用于测量串联电容103两端的电压；激励器102的放电老化周期，即放电参数测量周期为0.5h-5h。

在本实用新型的一个实施例中，高压电源101的输出电压范围8-14kV，输出频率为4-12kHz；串联电容103的电容值为10nF-33nF，选自I类陶瓷电容或云母电容；激励器102的放电老化周期为1h-3h。

在本实用新型的一个具体实施例中，高压电源101的输出电压为10kV，输出频率设为6kHz；串联电容103选择I类陶瓷电容，电容值大小为10nF；激励器102的放电老化周期为3h。