[发明专利]基于等离子管内壁消毒的多段分布式电极的参数设计方法

说明书

本发明公开了一种基于等离子管内壁消毒的多段分布式电极的参数设计方法，包括建立多段分布‑环环套管电极结构的三维仿真模型，确定多段分布‑环环套管电极结构模型中两个相邻电极间的放电区域的X轴电场校验图以及Y轴电场校验图；基于多段分布‑环环套管电极结构模型，没有目标管，通入工作气体，在外加电场强度，改变单段环形射流套管的两个电极间的间距，得到预设大小的电场强度等值线围成的有效放电区域；将不同大小管径的目标管放入有效放电区域，升高外电场的脉冲电压至预设的脉冲电压，仿真得到预设大小的电场等值线围成的有效放电区域面积，确定能够产生最大的有效放电区域面积。本发明实现了对多段分布式电极的设计。

技术领域

本发明涉及等离子技术领域，具体涉及一种基于等离子管内壁消毒的多段分布式电极的参数设计方法。

背景技术

在科学研究和生产实践中,以管状工件内表面作为工作面的情形有很多。例如在工业上对管道内表面薄膜沉积可以显著改善工件的性能，在食品工业对输送管道内表面工业杀菌，在医疗卫生领域对不耐湿热医用橡胶管消毒以提高使用的安全性等。

但是,在长度较长、内径较小的管内壁制备薄膜、杀菌消毒是比较困难的。对细长管内表面进行等离子体表面改性、杀菌消毒处理始终是表面处理方向的一大难题,由于管内径过细、长径比过高,等离子体难以均匀地输送入管筒的内部,处理难度较大。当管道的内径在mm数量级，甚至小于1mm时，因为低气压等离子体的电子自由程大于1cm，这使得在管道内部产生高密度等离子体的难度很大，使得在管道内产生等离子体的处理效果达不到要求。现有技术公开号为：CN113692100A公开了一种应用于内窥镜内壁消毒的多段电极等离子体射流触发方法，其中多分段电极的结构即为使用多段分布-环环套管电极结构在管道内腔产生等离子体，可以在管道内表面产生均匀的等离子体放电。然而在实际使用中发现，使用多段分布-环环套管电极结构在管道内腔产生等离子体，在处理不同长度和直径的绝缘管道的内表面时，工作气体、被处理管道的直径和长度、电极间距参数等对于等离子体放电的均匀性都会有较大影响。现有技术公开号为CN103585650B公开了一种低温等离子体内窥镜消毒装置，其公开的多分段电极结构等离子体射流内窥镜消毒方法其电极结构与多段分布-环环套管电极相同，但是这种方法实际应用中，处理不同长度和直径的管道内表面时，电极的设计参数和电压幅值、重复频率等参数会随管道的直径改变而改变，不能稳定在一个恒定的范围内，对高压电源的输出电压幅值和频率要求较高，给工程实际应用带来诸多困难。且电极直接与内窥镜外壁接触，存在沿面闪络从而损坏内窥镜外表面材料的风险。同时由于内窥管的目标管长度比较长，如果采用与目标管相同长度的高压电极其对电源的要求太高，不能实现，因此通常会采用将目标管以移动的方式在电极间进行处理，一次需要确定一次处理周期时经过电极处理的长度。

为了有效解决电极设计过程中的技术问题、解决工作气体对等离子体放电的影响、解决多段分布-环环套管电极处理不同长度和不同内径管道时得到最优的电极设计参数，在使用多段分布-环环套管电极时得到最优的放电效果，基于多段分布-环环套管电极结构，通过电场仿真对电极参数进行电场建模与参数分析，可以得到在使用不同工作气体、处理不同长度和直径的绝缘管道内表面时的电场数据和电极数据，以仿真数据指导实际电极设计。

发明内容

1.所要解决的技术问题：

针对上述技术问题，本发明提供一种基于等离子管内壁消毒的多段分布式电极的参数设计方法，通过电极建模与电场仿真分析的方法实现对实际电极的设计，从而给工程应用带来便捷。

2.技术方案：

一种基于等离子管内壁消毒的多段分布式电极的参数设计方法，其特征在于：包括以下步骤：