[发明专利]一种模拟非均匀电场击穿电压虚拟实验系统和方法

权利要求书

1.一种模拟非均匀电场击穿电压虚拟实验系统，其特征在于，包括极尖-平板模块、电压模块和击穿展示模块，所述的电压模块包括调压模块、判断模块及电压显示模块，所述极尖-平板模块、调压模块、电压显示模块、判断模块和击穿展示模块依次连接；

所述极尖-平板模块，用于模拟实物的极尖和平板之间的虚拟电场，并调节虚拟极尖和平板间的距离；

所述调压模块，用于调节虚拟极尖和平板之间的虚拟电场的虚拟电压值，分为手动调压模式和自动调压模式；

所述电压显示模块包括电场线显示模块、声音显示模块、颜色显示模块和数字化显示模块；其中，电场线显示模块是以电场线的疏密来显示电压的大小；声音显示模块是以声音显示电压的大小；颜色显示模块是以颜色显示电压的大小；数字化显示模块则是直接用数字显示当前电压值；

所述判断模块，有两级系统内置的判断语句，第一级判断语句决定执行运行调用模块还是插值模块，第二级判断语句则是判断初始化系统时设定的环境条件是否为标准条件下；

所述第一级的判断语句是判断当前虚拟极尖和平板的距离是否属于实际实验时的数据，实际实验数据通过实验平台实测得到，若属于，则执行调用模块进行第二级判断语句；若不属于，则执行插值模块；

所述第二级判断语句设置在调用模块内，第二级判断语句是判断初始化系统时的设定是否为标准条件下，标准条件包括标准大气状态大气压P₀＝0.1013MPa，温度t₀＝20℃，绝对湿度h＝11g/m³，若是，则执行直接从初始化系统时录入的实际实验获得的标准条件下极尖-平板距离和击穿电压对应关系的数据所构成的二维关系表中对应匹配的耐压值的操作，所述对应匹配的耐压值的操作具体指直接调用数据表中原有的实验耐压值；若不是，则执行换算操作，将标准条件下的虚拟电场耐压值实时换算为当前条件下的虚拟电场耐压值，并通过电压模块显示出来；

所述插值模块是调用第二级判断语句和MATLAB中的插值法、多项式拟合法，获得虚拟极尖-平板距离和击穿电压的拟合表达式，代入当前虚拟极尖和平板的距离，从而取得不在实际实验范围内的虚拟电场耐压值；

所述击穿展示模块，用于显示虚拟电场被击穿的画面，并且虚拟电场被击穿通过警报器提示。

2.根据权利要求1所述的一种模拟非均匀电场击穿电压虚拟实验系统，其特征在于，调节虚拟极尖和平板间的距离分为手动任意调节和手动精准调节；手动任意调节的实现方式是由实验人员直接拖动虚拟极尖或虚拟平板来控制两者的距离；

手动精准调节的方式有两种：第一种是直接输入实验需要的距离值；第二种的从系统初始化设定的虚拟极尖和平板间距离初始值d₀开始，点击鼠标左键或者右键或按下键盘上的+/-键一次视为一个步长，在系统初始化时设定一个步长为d₁，步长是任意值，假设点击鼠标键的次数或按下+/-键的次数为n，那么，虚拟极尖和平板之间的距离d用公式表达为d＝d₀±n*d₁。

3.根据权利要求1所述的一种模拟非均匀电场击穿电压虚拟实验系统，其特征在于，所述手动调压模式是从系统初始化设定的虚拟电压初始值v₀开始，点击鼠标左键或者右键或按下键盘上的+/-键一次视为一个步长，在系统初始化时设定好一个步长为v₁，步长是任意值，假设点击鼠标键的次数或按下+/-键的次数为n，那么虚拟极尖和平板之间的虚拟电场的虚拟电压值v用公式表达为v＝v₀±n*v₁；

所述自动调压模式在系统初始化之时，设定好虚拟电压初始值v₀，步长v₁以及每步间隔时间t，步长和时间间隔是任意合适值，那么虚拟极尖和平板间虚拟电压值v用公式表达为v＝v₀+v₁*t。