[发明专利]一种感应耦合等离子体热平衡的判断方法

权利要求书

1.一种感应耦合等离子体热平衡的判断方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：

S1，通过工业相机从透明的圆柱反应器内放电等离子体源的轴向获得气体放电的稳定态图像；

S2，以步骤S1的圆柱反应器为几何模型通过平衡态等离子体磁流体动力学模型进行感应耦合等离子体源热平衡的二维模型仿真，等离子体源的放电功率、气压、进气状态均与步骤S1相同，得到仿真等离子体源内热平衡状态的温度分布三维图；

S3，处理仿真等离子体源内热平衡状态的温度分布三维图，得到热平衡感应耦合等离子体轴向的仿真温度等值线图，横坐标与纵坐标为仿真的透明圆柱反应器的轴端面的横轴与纵轴，温度等值线的深浅度代表温度；

S4，将工业相机所采集到的彩色图像通过光照强度分析方法得到等离子体源的光强分布三维图；图中x轴与y轴为图像二维平面的横轴与纵轴，z轴为光强强度值；

S5，判断步骤S4中等离子体源光强分布与步骤S3中仿真等离子体源内热平衡状态的温度分布趋势是否一致，如果一致则说明检测的感应耦合等离子体放电为热平衡放电；否则，检测的感应耦合等离子体放电为非热平衡放电。

2.根据权利要求1所述的一种感应耦合等离子体热平衡的判断方法，其特征在于，所述步骤S3中，对所述热平衡感应耦合等离子体轴向的仿真温度等值线图进行处理，得到热平衡感应耦合等离子体仿真温度曲线图，横坐标为仿真放电等离子体源直径尺寸，纵坐标为温度。

3.根据权利要求1所述的一种感应耦合等离子体热平衡的判断方法，其特征在于，所述步骤S4中，根据步骤S2仿真的圆柱反应器轴端面尺寸，在所述等离子体源的光强分布三维图中x轴或y轴上选取起始点坐标，获取经过光强峰值、过圆心切开的截面图，得到反映轴向等离子体源光强分布图。

4.根据权利要求2或3所述的一种感应耦合等离子体热平衡的判断方法，其特征在于，所述步骤S5中，判断反映轴向等离子体源光强分布图与热平衡感应耦合等离子体仿真温度曲线图变化趋势一致，则说明检测的感应耦合等离子体放电为热平衡放电；否则，检测的感应耦合等离子体放电为非热平衡放电。

5.根据权利要求1所述的一种感应耦合等离子体热平衡的判断方法，其特征在于，所述步骤S1中，放电等离子体源为电感耦合等离子体光源，工业相机与信号传输线外部设有金属网罩。

6.根据权利要求1或5所述的一种感应耦合等离子体热平衡的判断方法，其特征在于，所述工业相机拍摄的等离子体图像无过度曝光，图像的亮暗能客观反映等离子体光强梯度，图像最暗值小于图像最亮值一半以上。

7.根据权利要求1所述的一种感应耦合等离子体热平衡的判断方法，其特征在于，所述步骤S4中，彩色图像通过光照强度分析方法得到等离子体源的光强分布三维图，具体为：彩色图像通过线性变换转换成灰度图像，通过指定阈值，对灰度图像进行二值化分割得到等灰度边界，以特定间隔改变阈值并将边界叠加，用光强分析代码将图像数据转换成双精度数据类型，从而得到等离子体源的光强分布三维图。