[发明专利]一种电弧加热器健康运行及漏水故障诊断系统

权利要求书

1.一种电弧加热器健康运行及漏水故障诊断系统，其特征在于，包括：

电弧加热器(1)，用于将试验气体放电击穿并形成高焓气流；

喷管(2)，与所述电弧加热器(1)出口连接；

试验舱，提供真空环境，在所述试验舱内设置有试验模型，经过所述喷管(2)膨胀加速的高焓气流流经所述试验模型，进行防热性能测试；

辐射采集模块(3)，设置在所述电弧加热器(1)与所述喷管(2)的连接处，用于采集经过所述连接处的高焓气流的辐射发光；

一分四路光纤(4)，与所述辐射采集模块(3)连接，将收集辐射发光等分为4份并输入至光谱测量模块(5)；

光谱测量模块(5)由四台分立、不同波段的光纤光谱仪拼接而成，能够同时实现宽波段和高分辨率发射光谱的测量，四台光谱仪分别与所述一分四路光纤(4)连接，对采集的辐射发光进行测量。；

数据处理模块(6)，与所述光谱测量模块(5)连接并接收和分析处理所述光谱测量模块(5)的光谱测量数据。

2.根据权利要求1所述的一种电弧加热器健康运行及漏水故障诊断系统，其特征在于，所述数据处理模块(6)对接收的光谱测量数据进行多种原子特征辐射谱线的精确辨析；并选择氧原子特征谱线发射光谱强度作为参考，将其他原子的发射光谱强度与氧原子的发射光谱强度相比，获得对应原子的摩尔浓度；所述多种原子包括并不限于氧、铜、镍、钴、氢。

3.根据权利要求1所述的一种电弧加热器健康运行及漏水故障诊断系统，其特征在于，述电弧加热器(1)为2～8MJ/kg低焓运行交流管式电弧加热器(1)，或8～12MJ/kg中焓运行分段式电弧加热器(1)，或12～25MJ/kg高焓运行叠片式电弧加热器(1)，并通过设置在电弧加热器(1)两侧的前电极和后电极放电击穿产生电弧。

4.根据权利要求1所述的一种电弧加热器(1)健康运行及漏水故障诊断系统，其特征在于，所述的喷管(2)为轴对称拉瓦尔喷管(2)、矩形拉瓦尔喷管(2)、超声速喷管(2)或亚声速喷管(2)中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种电弧加热器(1)健康运行及漏水故障诊断系统，其特征在于，所述的辐射采集模块(3)安装于电弧加热器(1)与喷管(2)之间，接口尺寸根据具体所装备的电弧加热器(1)结构尺寸确定，采用打孔冷却结构，侧壁开有测量孔，配合石英玻璃、O形密封圈、透镜等光学元件实现高焓流场光谱采集。

6.根据权利要求1所述的一种电弧加热器(1)健康运行及漏水故障诊断系统，其特征在于，所述的光谱测量模块(5)包括四台光谱测量模块(5)，每台光谱仪均配备有CCD，四台光谱仪通过自带软件可实现同步测量，四台光谱测量模块(5)波长覆盖范围分别为250～430nm、420～600nm、590～770nm、760～940nm，较窄的测量范围可保证每台光纤光谱仪分辨率均≤0.2nm，配合一分四路光纤(4)，可在单次探测中同时实现宽波段(单次采集光谱范围为250nm-940nm)和高分辨率(全带宽范围内光谱分辨率≤0.2nm)发射光谱的测量。

7.根据权利要求6所述的一种电弧加热器(1)健康运行及漏水故障诊断系统，其特征在于，数据处理模块(6)基于宽波段和高分辨率发射光谱数据，选择高焓气流中氧原子特征谱线发射光谱强度，将其他原子的发射光谱强度相比，获得对应原子的摩尔浓度，其他原子包括

电弧加热器(1)的电极烧蚀组分的铜原子，用于获取高焓环境下铜电极的烧蚀量，作为评价电弧加热器(1)健康状态的参考；

以及电弧加热器(1)的合金部件主要成分的镍原子和钴原子，以及发生漏水故障的目标组分氢原子，用于判断电弧加热器(1)是否发生漏水故障以及漏水量。