[发明专利]一种棒-板气隙的电场分布特征集

权利要求书

1.一种棒-板气隙的电场分布特征集，其特征在于：建立棒-板气隙仿真模型，对棒电极施加高电位U，对板电极施加零电位，利用有限元法计算气隙的静电场分布，定义电场分布特征提取场域与提取路径，分别从中提取特征量；电场分布特征提取场域是以棒电极端部为顶点，顶角为θ，底面为电位等于x·U的等位面构成的圆锥形区域；电场分布特征提取路径是以棒电极端部为起点、板电极中心为终点的连线构成的路径，其中x＝0.3、0.5、0.7、0.9；

在所述电场分布特征提取场域内提取的电场分布特征集包括：

电场强度最大值E_m、平均值E_a、最小值E_n、中位数E_M；电场畸变率E_dis；电场能量W与能量密度W_d；电场强度EE_a区域的体积比V_ra与能量比W_ra；电场强度EE_M区域的体积比V_rM与能量比W_rM；电场强度Eb·E_m区域的体积比V_rb与能量比W_rb，其中b＝0.9、0.75、0.5、0.25；在该区域中提取与电场分布相关的特征量，具体如下：

电场强度最大值E_m、平均值E_a、最小值E_n、中位数E_M：

E_m＝maxE_i(i＝1,2,...,n) (1)

E_n＝minE_i(i＝1,2,...,n) (3)

E_M＝medianE_i(i＝1,2,...,n) (4)

式中，E_i为第i个网格单元的电场强度值，n为网格单元总数；

电场畸变率E_dis：

E_dis＝(E_m-E_a)/E_a (5)

电场能量W与能量密度W_d：

式中，ε₀为真空介电常数，W_i和V_i分别为第i个网格单元的能量和体积；

电场强度EE_a区域的体积比V_ra与能量比W_ra；电场强度Eb·E_m区域的体积比V_rb与能量比W_rb，其中b＝0.9、0.75、0.5、0.25；

式中，V_xi和W_xi分别为电场特征提取场域内第i个满足相应条件的网格单元的体积和能量，xn为上述网格单元总数；

在所述电场分布特征提取路径上提取的电场分布特征集包括：

电场强度最大值E_max、平均值E_ave、最小值E_min、中位数E_Mid；E_max与E_ave之比f、E_min与E_max之比f_n；电场强度方差E_std²与标准差E_std；电场强度变异系数C_v、畸变率E_d；将提取路径等分为p段，每一段的平均电场强度E_avej；电场梯度最大值E_gm、最小值E_gn、平均值E_ga、中位数E_gM；电场强度的平方和W_e及其平均值W_ea，电场强度E0.9E_max和0.75E_max的线段上的电场强度平方和与W_e的比值E_rs90、E_rs75；电场强度EE_Mid的线段上的电场强度积分V_M及其与棒电极上加载电位U的比值V_rM；电场强度EE_ave的线段上的电场强度积分V_a及其与U的比值V_ra；E_max对应位置到板电极的距离L_Em，E_Mid对应位置到棒电极的距离L_EM；电场强度E0.9E_max和0.75E_max的线段长度L_E90、L_E75及其与间隙距离d的比值L_rE90、L_rE75；电场梯度E_g0.9E_gm和0.75E_gm的线段长度L_g90、L_g75及其与d的比值L_rg90、L_rg75；累计电场平方为0.9W_e和0.75W_e的线段长度L_s90、L_s75及其与d的比值L_rs90、L_rs75；提取路径上电位等于y·U的位置到棒电极的距离L_vy，其中y＝0.3、0.5、0.7；

在该路径中提取与电场分布相关的特征量，具体如下：

电场强度最大值E_max、平均值E_ave、最小值E_min、中位数E_Mid：

E_max＝maxE_i(i＝1,2,...,m) (10)

E_min＝minE_i(i＝1,2,...,m) (12)

E_Mid＝medianE_i(i＝1,2,...,m) (13)

式中，i是电场特征提取路径上的第i个电场强度采样点，m是采样点总数；

E_max与E_ave之比f、E_min与E_max之比f_n：

f＝E_max/E_ave (14)

f_n＝E_min/E_max (15)

电场强度方差E_std²与标准差E_std：

电场强度变异系数C_v、畸变率E_d：

C_V＝E_std/E_ave (17)

E_d＝(E_max-E_ave)/E_ave (18)

将提取路径等分为p段，每一段的平均电场强度E_avej：

E_avej＝(U_j-U_j+1)/l₀ (19)

式中，U_j和U_j+1分别为第j段和第j+1段路径起始点的电位值，j表示分段路径的编号，l₀＝d/p，表示分段路径长度，d为间隙距离；

电场梯度最大值E_gm、最小值E_gn、平均值E_ga、中位数E_gM：

电场强度的平方和W_e及其平均值W_ea，电场强度E0.9E_m和0.75E_m的线段上的电场强度平方和与W_e的比值E_rs90、E_rs75：

电场强度EE_Mid的线段上的电场强度积分V_M及其与棒电极上加载电位U的比值V_rM；电场强度EE_ave的线段上的电场强度积分V_a及其与U的比值V_ra：

V_rM(或V_ra)＝V_M(或V_a)/U (29)

E_max对应位置到板电极的距离L_Em，E_Mid对应位置到棒电极的距离L_EM；电场强度E0.9E_max和0.75E_max的线段长度L_E90、L_E75及其与间隙距离d的比值L_rE90、L_rE75；电场梯度E_g0.9E_gm和0.75E_gm的线段长度L_g90、L_g75及其与d的比值L_rg90、L_rg75；累计电场平方为0.9W_e和0.75W_e的线段长度L_s90、L_s75及其与d的比值L_rs90、L_rs75；提取路径上电位等于y·U的位置到棒电极的距离L_vy，其中y＝0.3、0.5、0.7。

2.根据权利要求1所述的一种棒-板气隙的电场分布特征集，其特征在于：所述电场分布特征提取场域的顶角θ取为60°、90°、120°、150°、180°，等位面x·U取为0.3U、0.5U、0.7U、0.9U。