CN208156052U - 一种电子数密度测量双探针装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电子数密度测量双探针装置，其特征在于，包括：具有平行双极结构的双探针；三氧化二铝陶瓷护套，其设有容纳所述双探针的双通孔，所述双探针贯穿于三氧化二铝陶瓷护套的双通孔中；用于固定安装双探针的探针支座，其内设有容纳所述三氧化二铝陶瓷护套底部和双探针的测试线缆的空腔；所述双探针上端伸出三氧化二铝陶瓷护套，所述双探针下端伸出双通孔且裸露在探针支座内并在露出部分设有绝缘护套。本实用新型采用金属钼为探针材料，匹配了双探针的直径、探针间距、工作端长度以及三氧化二铝陶瓷护套的外形尺寸，双探针采用三氧化二铝陶瓷烧结固定，操作安全、可靠，使得本装置具有稳定可靠的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于等离子体风洞中等离子体射流电子数密度的测量，更具体地说，本实用新型涉及一种电子数密度测量双探针装置。
背景技术
高温复杂流场的流动物理现象和结构的3-D全场显示、温度和气体组分以及电子数密度的精确测定对飞行器的设计与研制、材料选择、测控、制导、告警以及与地面间的通讯问题等都显得尤为基础而关键。除了在现代航空、航天以及军事中具有普遍性外，在工业与民用方面也有着广泛存在，如：能源工程、高温切割、加工、焊接、表面处理以及冶炼等。然而，此类温度高达数千度甚至上万度，时间上非稳定、空间分布非均匀的高温复杂流场的电子数密度测量至今尚未得到很好的解决。在高超声速飞行条件下，飞行器周围高温气体产生了强烈的振动、离解和电离，形成了等离子体鞘层。各种测试、控制、导航、通信电磁信号穿过等离子体鞘层时，由于电子振荡，电子通过与等离子体鞘层中的背景粒子碰撞，将动能传给背景粒子，这样就造成入射电磁波自身能量的衰减；另外，电磁波在等离子体鞘层中会产生法拉第旋转，从而造成极化失真。正是由于电磁信号的衰减和失真，从而引起飞行器与外界的通信中断，即“黑障”问题。因此，基于等离子体风洞电子数密度测量，开展等离子体鞘层电磁特性研究，对军事和民用空间通讯都具有重要的现实意义。在这种情况下，有必要提供一种稳定可靠的电子数密度测量双探针装置，具有耐高温，操作安全、可靠的特性，同时能够实现抗干扰的效果。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种电子数密度测量双探针装置，包括：
具有平行双极结构的双探针；
三氧化二铝陶瓷护套，其设有容纳所述双探针的双通孔，所述双探针贯穿于三氧化二铝陶瓷护套的双通孔中；
用于固定安装双探针的探针支座，其内设有容纳所述三氧化二铝陶瓷护套底部和双探针的测试线缆的空腔；所述双探针上端伸出三氧化二铝陶瓷护套，所述双探针下端伸出双通孔且裸露在探针支座内并在露出部分设有绝缘护套。
优选的是，所述双探针外径为1mm～5mm，探针间距为1mm～5mm，双探针在高频等离子体射流中的有效工作长度为15～20mm。
优选的是，所述双探针外径为1mm，探针间距为3mm，双探针在高频等离子体射流中的有效工作长度为15mm。
优选的是，所述测试线缆与双探针的尾部焊接固定，所述测试线缆贯穿于探针支座并连接于电子数密度采集分析***。
优选的是，所述双探针与三氧化二铝陶瓷护套通过高温烧结固定；所述双探针的材料为金属钼；所述三氧化二铝陶瓷护套上端为锥形结构，下端为圆柱体结构。
优选的是，所述绝缘护套为绝缘玻璃布，其通过高温胶与所述三氧化二铝陶瓷护套和双探针的尾部粘接固定。
优选的是，所述探针支座空腔内布置有陶瓷纤维，其通过高温胶与探针支座的内侧面粘接固定。
优选的是，所述三氧化二铝陶瓷护套底部与探针支座的连接处为可拆卸连接，所述可拆卸连接是通过三氧化二铝陶瓷护套底部设有凸棱，而探针支座与三氧化二铝陶瓷护套底部的连接处设有相对应的凹槽，所述凸棱卡在凹槽内进行连接。
优选的是，所述探针支座底部通过螺纹连接水冷装置，所述水冷装置设置在水冷支架的入口端且通过螺杆固定在运动机构上，所述水冷装置具有纵向贯穿测试线缆的中空结构。
本实用新型至少包括以下有益效果：根据等离子体风洞的流场特性，匹配了双探针的直径、探针间距、工作端长度以及三氧化二铝陶瓷的外形尺寸；同时探针采用三氧化二铝陶瓷烧结，操作安全、可靠；另外，探针采用快速扫掠装置实现定位与运动，可自动控制，操作便捷。
本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
图1为本实用新型提供的电子数密度测量双探针装置的纵向剖面结构示意图；
图2为本实用新型提供的电子数密度测量双探针装置与水冷装置的纵向剖面结构示意图；
图3为本实用新型提供的电子数密度测量双探针装置的三氧化二铝陶瓷护套的结构示意图；
图4为本实用新型提供的电子数密度测量双探针装置的探针支座的结构示意图。
图中，1、双探针，2、三氧化二铝陶瓷护套，3、绝缘玻璃布，4、测试线缆，5、探针支座，6、陶瓷纤维，7、水冷装置，8、冷却水道，9、进水口，10、出水口，11、凸棱，12、凹槽。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1-2所示，本实用新型的一种电子数密度测量双探针装置，包括：具有平行双极结构的双探针1；三氧化二铝陶瓷护套2，其设有容纳所述双探针1的双通孔，所述双探针1贯穿于三氧化二铝陶瓷护套2的双通孔中；用于固定安装双探针1的探针支座5，其内设有容纳所述三氧化二铝陶瓷护套2 底部和双探针1的测试线缆4的空腔；所述双探针1上端伸出三氧化二铝陶瓷护套2，所述双探针1下端伸出双通孔且裸露在探针支座5内并在露出部分设有绝缘护套。
本实用新型的电子数密度测量双探针装置中，组装时，所述双探针1贯穿三氧化二铝陶瓷护套2的双通孔，双探针1与三氧化二铝陶瓷护套2通过陶瓷烧结固定，并且匹配一定的探针间距，所述双探针1上端伸出三氧化二铝陶瓷护套2，并且裸露在等离子射流中，具有一定的有效工作长度，另一端伸出双通孔且裸露在探针支座5内并在露出部分设有绝缘护套。双探针1 的尾部与测试线缆4通过焊接固定，在焊接处有绝缘护套，所述绝缘护套通过高温胶与三氧化二铝陶瓷护套2和双探针1的尾部粘接固定。测试线缆4 贯穿探针支座5空腔，并连接电子数密度采集分析***。试验时，双探针1 的探针头或者导电条将感应等离子体射流中的电子数，测试线缆4将双探针上电流与电压的变化情况传递到电子数密度采集分析***，由此得到双探针 1的伏安特性曲线。在双探针1的定点测量中，平行双极结构能够接收等离子体射流中更多的电子数，从而使得结果具有普遍性和准确性。同时，双探针1与三氧化二铝陶瓷护套2通过陶瓷烧结固定，使得装置更加稳定，另外，三氧化二铝陶瓷护套2对双探针1的非工作面进行防热与电绝缘保护，并具有耐高温性能，使得装置稳定可靠，抗干扰性强。
另一种实例中，所述双探针1外径为1mm～5mm，探针间距为1mm～5mm，双探针1在高频等离子体射流中的有效工作长度为15～20mm。根据等离子体风洞的流场特性，匹配了双探针1的直径、探针间距、工作端长度，为实现等离子体射流中电子数密度的测量提供必要的条件。
另一种实例中，所述双探针1外径为1mm，探针间距为3mm，双探针1 在高频等离子体射流中的有效工作长度为15mm。采用这种规格的双探针1 外径、探针间距以及有效工作长度，使得具有平行双极结构的双探针1在等离子体射流中能够采集到更多的电子数，使得双探针1在等离子体射流中测量的电子数密度达到最大化，从而使得测量结构更加准确、稳定。
另一种实例中，所述测试线缆4与双探针1的尾部焊接固定，所述测试线缆贯4穿于探针支座5并连接于电子数密度采集分析***。采用这种方式，使测试线缆4与双探针1的尾部成为一个整体，并且在焊接处能够减少电子的损耗，增强电信号传递的灵敏度。
另一种实例中，所述双探针1与三氧化二铝陶瓷护套2通过高温烧结固定；所述双探针1的材料为金属钼；所述三氧化二铝陶瓷护套2上端为锥形结构，下端为圆柱体结构。采用了功函数较大，熔点较高，溅射率较小的金属钼作为探针材料，实现了探针材料的高熔点、耐高温的功能；三氧化二铝陶瓷护套2对双探针1的非工作面进行防热与电绝缘保护，并具有耐高温性能；陶瓷高温烧结的温度为1300～2000℃，两者采用高温烧结固定的方式，能够抑制金属钼碳化且使导电性降低的弊端，同时能够防止双探针的导电性能不均一化的现象。采用上端为锥形且下端为圆柱体的结合结构与尺寸的设计，具备很强的力学性能，使用稳定、安装方便的性能。
另一种实例中，所述绝缘护套为绝缘玻璃布3，其通过高温胶与所述三氧化二铝陶瓷护套2和双探针1的尾部粘接固定。所述绝缘玻璃布3用于粘接处与测试线缆4的绝缘，防止电子电流的损耗，同时绝缘玻璃布3具有绝缘、绝热、耐腐蚀、不燃烧、耐高温、高强度等性能。
另一种实例中，所述探针支座5空腔内布置有陶瓷纤维6，其通过高温胶与探针支座5的内侧面粘接固定。所述陶瓷纤维6是一种纤维状轻质耐火材料，具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点，在探针支座5空腔的四周使用陶瓷纤维6，能够起到绝缘隔热效果。
如图1-4所示，另一种实例中，所述三氧化二铝陶瓷护套2底部与探针支座5的连接处为可拆卸连接，所述可拆卸连接是通过三氧化二铝陶瓷护套 2底部设有凸棱11，而探针支座5与三氧化二铝陶瓷护套2底部的连接处设有相对应的凹槽12，所述凸棱11卡在凹槽12内进行连接。采用这种方式连接，能够保证连接处的平滑过渡，无缝隙的要求，从而防止热气流串入探针支座5内烧毁测试线缆4。
如图2所示，另一种实例中，所述探针支座5底部通过螺纹连接水冷装置7，所述水冷装置7设置在水冷支架的入口端且通过螺杆固定在运动机构上，所述水冷装置7具有纵向贯穿测试线缆4的中空结构。测试线缆4穿过所述水冷装置7的中空结构，水冷装置7的底部设有进水口9与出水口10，所述进水口9与出水口10的接头上面设有冷却水道8，所述冷却水道8内可加注循环水，使得对测试线缆4进行降温保护。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (9)
1.一种电子数密度测量双探针装置，其特征在于，包括：
具有平行双极结构的双探针；
三氧化二铝陶瓷护套，其设有容纳所述双探针的双通孔，所述双探针贯穿于三氧化二铝陶瓷护套的双通孔中；
用于固定安装双探针的探针支座，其内设有容纳所述三氧化二铝陶瓷护套底部和双探针的测试线缆的空腔；所述双探针上端伸出三氧化二铝陶瓷护套，所述双探针下端伸出双通孔且裸露在探针支座内并在露出部分设有绝缘护套。
2.如权利要求1所述电子数密度测量双探针装置，其特征在于，所述双探针外径为1mm～5mm，探针间距为1mm～5mm，双探针在高频等离子体射流中的有效工作长度为15～20mm。
3.如权利要求1所述电子数密度测量双探针装置，其特征在于，所述双探针外径为1mm，探针间距为3mm，双探针在高频等离子体射流中的有效工作长度为15mm。
4.如权利要求1所述电子数密度测量双探针装置，其特征在于，所述测试线缆与双探针的尾部焊接固定，所述测试线缆贯穿于探针支座并连接于电子数密度采集分析***。
5.如权利要求1所述电子数密度测量双探针装置，其特征在于，所述双探针与三氧化二铝陶瓷护套通过高温烧结固定；所述双探针的材料为金属钼；所述三氧化二铝陶瓷护套上端为锥形结构，下端为圆柱体结构。
6.如权利要求1所述电子数密度测量双探针装置，其特征在于，所述绝缘护套为绝缘玻璃布，其通过高温胶与所述三氧化二铝陶瓷护套和双探针的尾部粘接固定。
7.如权利要求1所述电子数密度测量双探针装置，其特征在于，所述探针支座空腔内布置有陶瓷纤维，其通过高温胶与探针支座的内侧面粘接固定。
8.如权利要求1所述电子数密度测量双探针装置，其特征在于，所述三氧化二铝陶瓷护套底部与探针支座的连接处为可拆卸连接，所述可拆卸连接是通过三氧化二铝陶瓷护套底部设有凸棱，而探针支座与三氧化二铝陶瓷护套底部的连接处设有相对应的凹槽，所述凸棱卡在凹槽内进行连接。
9.如权利要求1所述电子数密度测量双探针装置，其特征在于，所述探针支座底部通过螺纹连接水冷装置，所述水冷装置设置在水冷支架的入口端且通过螺杆固定在运动机构上，所述水冷装置具有纵向贯穿测试线缆的中空结构。
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| CN111432542A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-07-17 | 辽宁工业大学 | 一种焊接电弧内部放电状态的双探针检测装置及检测方法 |
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