[发明专利]监测电极角度可控的高压电脉冲能量及方向的装置和方法

权利要求书

1.一种监测电极角度可控的高压电脉冲能量及方向的方法，其特征在于：当两电极在密封腔体内被导通时，两电极接通产生冲击波可以通过爆破测振仪来进行采集、分析，研究在导电液体条件下，不同电极角度的脉冲传播方向和能量大小，从而探索电极角度的变化与冲击波传播方向的关系；

实施上述方法采用了一种监测电极角度可控的高压电脉冲能量及方向的装置，该装置包括高压电源、传输电缆、电容器、输出柜、火花间隙开关、计算机、爆破测振仪、密封腔体、高压电脉冲电极可控角度装置；传输电缆依次将高压电源、电容器、输出柜、火花间隙开关、高压电脉冲电极可控角度装置和计算机连接起来；

所述高压电脉冲电极可控角度装置包括电极头部、橡胶垫板、高压电极、接地电极、固定框架、可转动框架、刻度圆盘；高压电脉冲电极可控角度装置位于密封腔体内，可转动框架的中心位于密封腔体的中心位置；橡胶垫板放置在电极头部的下端，通过绝缘螺栓将两者固定起来；橡胶垫板下方连接固定框架，固定框架包括两块竖板和两块横向板，竖板上端与电极头部采用焊接方式连接，使固定框架达到稳定；可转动框架为环形结构，可转动框架设置在固定框架的中部，通过螺栓与固定框架的横向板连接，二者连接处设有刻度圆盘；可转动框架与刻度圆盘接触处，在可转动框架中心位置刻有一条指针刻度线，指针刻度线与刻度圆盘的中心线对应，转动时通过指针刻度线与刻度圆盘的指向来确定旋转的角度；高压电极和接地电极分别固定在可转动框架的上下两端；

所述的监测电极角度可控的高压电脉冲能量及方向的方法，包括以下步骤：

a、监测装置采用两台爆破测振仪进行监测，两台爆破测振仪分别粘贴在密封腔体内两个不同的侧壁上，爆破测振仪粘贴高度与电极中心距离水平高度相平，分别粘贴在腔体的横纵面上，x方向为垂直于腔体上下顶板，y方向为平行于腔体顶板，z方向为垂直于腔壁；爆破测振仪与腔体壁面采用石膏耦合的方式，提高测量效果；

b、将密封腔体内部注入导电液体；为保证监测的准确性，导电液体加至距离腔体顶板80mm处停止加入；控制加入导电液体时的温度为恒定值；

c、电极框架旋转角度监测范围取0°-90°之间，探索电极角度与脉冲能量和方向的关系时，选择电极通道与刻度圆盘夹角的角度为0°、15°、30°、45°、60°、90°进行探索；首先将电极角度固定在0°进行放电监测，通过旋转可转动框架来观察刻度线与刻度圆盘的夹角：在进行角度调整时，首先将连接固定框架与可转动框架的绝缘螺栓松动，但保证绝缘螺栓不会从框架脱落，松开使可转动框架能进行旋转即可；调整可转动框架，通过观察可转动框架上的指针刻度线与刻度圆盘的指向来确定电极放电通道与竖直方向的夹角，从而得到试验所要的角度；

d、取密封腔体盖板，采用台钻机在盖板中心位置钻孔，钻孔孔径的大小取决于采用的电极头部的直径，孔径应与电极头部直径相匹配，避免由于间隙造成导电液体的泄露；把电极从钻孔中心插入，且通过螺母来固定电极头部与盖板的稳定性；

e、把确定好角度的电极通过螺母固定在腔体盖板上，把腔体四周的螺纹也用螺丝固定，并用橡胶垫板来加固密封性能，保证密封腔体的的密闭性；

f、把各个部件连接起来，启动爆破测振仪，接入电压，采集在0°下的x、y、z三个方向的振动信号，并将采集的信号用Datademon软件进行分析，根据EEMD分解，将冲击波作用下爆破测振仪采集到的振动信号从高到低进行分解，形成多个本征模态函数：

式中：S_t(t)为原始信号；

R_j，t(t)为残余量；

i为加入噪声次数；

j为IMF的顺序编号，j＝1,2,3···n；

其分解结果为：

则真实信号S_(τ)可以分解为多个IMF分量与残余变量之和；公式表示为：

从而得到IMF分量，探索不同频段的振动信号是否与角度相关；

g、重复上述a-f过程，调整电极角度，探索在15°、30°、45°、60°、90°情况下采集到的信号，分析脉冲分布是否与角度有关。