[发明专利]本质安全型电路低电压放电机理实验研究方法

说明书

本发明公开了一种本质安全型电路低电压放电机理实验平台及研究方法，基于该研究方法搭建实验平台，所述平台包括532nm激光发射器、记忆示波器、可调直流电源、高速摄像仪、光束扩展器、光分束器、光束处理器和平面镜；其中记忆示波器、高速摄像仪两种测量装置分别在电气和光两个角度检测试验现象；其中激光干涉仪、光分束器、光处理器、平面镜和高速摄像仪组成的光通道记录放电间隙火花形成过程；其中记忆示波器获取放电间隙的电流和电压数据。通过该实验平台的搭建，能够更深层次解析本质安全型电路低电压放电机理，同时对本质安全型电路在易燃易爆气体环境引燃机理提供基础方法理论依据，也为我国能源产业转型和新能源开发提供基础安全理论。

技术领域

本发明涉及一种本质安全型电路低电压放电机理实验平台及研究方法，具体用于解析本质安全型电路低电压放电机理研究。

背景技术

随着物联网技术在易燃易爆危险场所的推广，本质安全型设备的应用快速增长，对于用电设备的安全性、供电设备的容量提升以及检验检测等都提出了更高的要求。本质安全型电路低电压放电的物理特性与传统的高电压放电有较大的区别，其潜在点燃易燃易爆气体的能力，为影响防爆电路本质安全性能的关键因素。本质安全型电路低电压放电引燃机理涉及物理、化学、电气工程和安全工程等多个学科。近年来，低电压电路的拓扑及参数优化控制的相关研究一直是本质安全型防爆电路研究的重点和难点。

传统的本质安全型电路的研究方法是利用示波器在IEC火花试验装置上采集大量实验波形，寻找总结放电间隙火花电流及电压等电参数的变化规律，根据典型的实验波形建立火花放电数学模型。该方法仅在电气角度阐释了本质安全型电路的放电特性，在放电的击穿机理、发展过程等方面没有更进一步的研究。

发明内容

发明目的：

解决上述传统的本质安全型电路研究方法存在的一些不足，本发明综合光学和电学多学科研究方法，对于本质安全型电路低电压放电基础理论建立提供更深层次的研究方法，同时对本质安全型电路中易燃易爆气体引燃机理的研究提供基础理论依据。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种本质安全型电路低电压放电机理实验平台，包括沿激光发射方向依次设置的激光干涉仪、光束扩展器、第一光分束器、电弧放电间隙装置、第二光分束器、摄像机；还包括记忆示波器、可调直流电源；

所述第一光分束器用于将激光分成测量光束和参考光束，测量光束进入电弧放电间隙装置；

所述电弧放电间隙装置的放电过程由可调直流电源供电，由记忆示波器记录不同间隙参量下的击穿电压电流数据；

所述第二光分束器将电弧放电间隙装置出来的测量光束和第一光分束器出来的参考光束重新组合；

所述摄像机包括超高速相机、高速摄像机，超高速相机用于记录放电起始阶段的电弧建立的干涉图案，高速摄像机用于记录电弧放电过程。

进一步的，所述电弧放电间隙装置放置于密闭容器中，钨和镉分别作为阳极和阴极材料产生接触电弧放电，阳极可在阴极上接触具有滑动作用，以改变放电间隙距离。

一种用于解析本质安全型电路低电压放电机理的研究方法，包括如下步骤：

步骤1：激光干涉仪发出激光束通过光束扩展器和第一光分束器为实验提供测量光束和参考光束；

步骤2：所述测量光束通过配有电弧放电间隙装置的封闭容器，所述电弧放电间隙装置由可调恒流电源供电，由记忆示波器记录记录不同间隙参量下的击穿电压电流数据；

步骤3：第二光分束器将电弧放电间隙装置出来的光束和第一光分束器出来的参考光束重新组合；

步骤4：利用超高速相机记录放电起始阶段的电弧建立的干涉图案，利用高速摄像机记录电弧放电过程。