一种高气压下电火花点火能量标定系统及方法
一种高气压下电火花点火能量标定系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高气压下电火花点火能量标定系统及方法，具体说是一种在恒定频率下多次产生电火花以获得可测量显著温升，并使用相同装置在相同时间内利用恒定功率加热电阻获得相同温升，对比计算以获得电火花单次点火能量这一重要参数的装置和方法，从而实现不同气压环境下各类电极在不同电压下电火花点火能量的精确测量与标定。
【背景技术】
[0002]电火花点火能量是衡量各类燃烧器、发动机点火性能的重要参数，其测量数据对航空航天、能源、交通意义重大，受到工程界和科学界长期而密切的关注。电火花单次点火电压很高但是绝对能量较小，线路热量损耗较大，且其产生能量与电火花击穿空气的密度，电极距离等因素也有重要关系。在目前各类测量可燃预混气最小点火能的装置中，普遍采用电火花点火电压来估算电火花的点火能量，尚无法得到电火花实际产生的确切能量，这给可燃预混气点火特性的定量研宄带来了极大困难。
[0003]目前国内外尚没有可以准确测量和标定电火花点火能量的相关装置。解决上述问题已经成为广泛而迫切的需求。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高气压下电火花点火能量标定系统及方法:具体来说，该系统利用电火花多次放热的累积特性，在同一腔体相同时间内使用加热电阻丝获得同样的温升，由于电火花与加热电阻丝所处环境相同，放热时间相同，即腔体热损相等，使得在相同温升情况下二者的放热效应相等。通过对比电火花放电次数与加热电阻丝放热量，即可实现单次电火花产生能量的精确计量和标定。本发明的装置和方法可以准确获得不同气体压力、不同点火电压、不同点火电极单次电火花产生的点火能量，该装置及方法可以满足航空航天、能源、交通等领域的基础研宄和工业应用。
[0005]本发明的目的之一在于提供一种高气压下电火花点火能量标定系统，该系统包括高气压绝热腔体、高压脉冲点火装置、加热电阻丝及其控制器、灵敏热电偶及其显示仪表；高压脉冲点火装置包括电火花电极，所述电火花电极与加热电阻丝在高气压绝热腔体内对称或交替布置，灵敏热电偶布置在高气压绝热腔体中心，并通过导线与其显示仪表相连，加热电阻丝与其控制器通过导线相连并形成闭合回路。
[0006]优选地，该标定系统进一步限定所述的高气压绝热腔体采用采用绝热设计，内层布置隔热材料，外层布置金属承压材料。
[0007]优选地，该标定系统进一步限定所述隔热材料为石棉或陶瓷。
[0008]优选地，该标定系统进一步限定所述的高压脉冲点火装置包括高电压脉冲发生器，高电压脉冲发生器与电火花电极通过导线相连接，高电压脉冲发生器电压范围为O?200kV，电流波形为正弦波或方波；电火花电极直径为0.05?5_。
[0009]本发明的另一目的在于提供一种电火花电极与加热电阻丝在高气压绝热腔体内对称布置时的高气压下电火花点火能量标定方法，该方法包含以下步骤:
[0010]步骤1:气体加注:在绝热腔体内加注压缩空气，使压力达到测试所需特定值P。；
[0011]步骤2:产生电火花:调整高压脉冲点火装置至特定电压值Utl，打开点火开关，使其电火花电极以特定频率连续均匀产生电火花N次，并记录时间
[0012]步骤3:记录温升曲线:使用灵敏热电偶记录腔体内在该时间h内的温升ΔΤ。；
[0013]步骤4:等待至腔体恢复至常温状态，再次充入等压力Ptl的压缩空气；
[0014]步骤6:再次记录温升曲线:使用灵敏热电偶记录腔体内在相同时间内h的温升ΔΤ ；
[0015]步骤7:比较Λ T与Λ Ttl并调整电阻丝功率，重复步骤4到6，使得温升值ΛΤ =Δ T0,得到此时的电阻丝功率\
[0016]步骤8:计算电火花点火能量:根据以上记录数据，计算得到在Ptl气压下、电压为队的电火花单次点火能量为W c^/N。
[0017]本发明的另一目的在于提供一种电火花电极与加热电阻丝在高气压绝热腔体内交替布置时的高气压下电火花点火能量标定方法，该方法包含以下步骤:
[0018]步骤1:气体加注:在绝热腔体内加注压缩空气，使压力达到测试所需特定值P。；
[0019]步骤2:产生电火花:调整高压脉冲点火装置至特定电压值Utl，打开点火开关，使其电火花电极以特定频率连续均匀产生电火花N次，并记录时间
[0020]步骤3:记录温升曲线:使用灵敏热电偶记录腔体内在该时间h内的温升ΔΤ。；
[0021]步骤4:等待至腔体恢复至常温状态，移除电火花电极，在相同位置放入电阻丝，再次充入等压力Ptl的压缩空气；
[0022]步骤5:电阻丝加热:设定控制器使电阻丝加热功率恒定为W，打开电源开始加执.^ ，
[0023]步骤6:再次记录温升曲线:使用灵敏热电偶记录腔体内在相同时间内h的温升ΔΤ ；
[0024]步骤7:比较Λ T与Λ Ttl并调整电阻丝功率，重复步骤4到6，使得温升值ΛΤ =Δ T0,得到此时的电阻丝功率\
[0025]步骤8:计算电火花点火能量:根据以上记录数据，计算得到在Ptl气压下、电压为队的电火花单次点火能量为W 4,。
[0026]与现有技术相比，本发明具有如下优点:①实现了电火花产生能量的直接计量和精确标定；②腔体采用隔热层、金属层双层结构，在提供高气压环境的同时大大减少热量损失；③在相同装置相同时间内利用恒功率加热电阻丝产热逼近多次电火花的累积能量，最大限度排除热损干扰，提高准确度；④适用各类电极在不同点火电压、不同气体环境压力下电火花能量的计量与标定。可以满足航空航天、能源、交通等领域的基础研宄和工业应用。
【附图说明】
[0027]图1与图2A、2B为本发明系统的结构原理示意图，其中图1中电火花电极-加热电阻丝为对称布置方式；图2A、2B中电火花电极-加热电阻丝为交替布置方式。
[0028]图中:1-热电偶显示仪表，2-加热电阻丝控制器，3-加热电阻丝，4-灵敏热电偶，5-高电压脉冲发生器，6-电火花电极，7-高气压绝热腔体
[0029]图3为本发明电火花电极-加热电阻丝对称布置时方法流程图。
[0030]图4为本发明电火花电极-加热电阻丝交替布置时方法流程图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图对本发明的原理、结构，及其工作过程作进一步的说明。
[0032]本发明所述的高气压下电火花点火能量标定系统及方法，该系统含有高气压绝热腔体7、高压脉冲点火装置、加热电阻丝3及其控制器2、灵敏热电偶4及其显示仪表I ;高压脉冲点火装置包括电火花电极6，所述电火花电极与加热电阻丝在绝热腔体内对称布置，灵敏热电偶布置在绝热腔体中心，并通过导线与其显示仪表相连，加热电阻丝与其控制器通过导线相连并形成闭合回路。所述的高压脉冲点火装置包括高电压脉冲发生器5，高电压脉冲发生器与电火花电极通过导线相连接。测量某型电极(直径1_，电极间距5_)在10个大气压、60kV电压下点火能量的过程:
[0033]【具体实施方式】一:电火花电极与加热电阻丝在高气压绝热腔体内对称布置时，
[0034]在 绝热腔体内加注压缩空气，使压力达到10个大气压。调节高压脉冲点火装置电压为60kV，设定电火花产生频率为1Hz (即每秒10次)。记录灵敏热电偶显示表读数T1 =25°C，打开高压脉冲点火装置，开始产生恒定频率电火花，并同时开始计时。计时100秒后关闭高压脉冲点火装置，并记录热电偶显示表读数T2= 45°C。
[0035]等待至腔体恢复至常温状态(热电偶读数25°C )，再次在绝热腔体中加注10个大气压的压缩空气。设定控制器使电阻丝加热功率恒定为W，打开电源加热并同时开始计时，计时100秒后记录热电偶读数T3。调节W，重复该步骤，直至T3= T2= 45°C，记录此时的W为 50MW。
[0036]计算电火花点火能量:根据以上记录数据，计算得到在10个大气压下，此型号电极在点火电压为60kV时的电火花单次点火能量为5MJ。
[0037]【具体实施方式】二:电火花电极与加热电阻丝在高气压绝热腔体内交替布置时
[0038]在绝热腔体内加注压缩空气，使压力达到10个大气压。调节高压脉冲点火装置电压为60kV，设定电火花产生频率为1Hz (即每秒10次)。记录灵敏热电偶显示表读数T1 =25°C，打开高压脉冲点火装置，开始产生恒定频率电火花，并同时开始计时。计时100秒后关闭高压脉冲点火装置，并记录热电偶显示表读数T2= 45°C。
[0039]等待至腔体恢复至常温状态(热电偶读数25°C )，移除电火花电极，在相同位置放入电阻丝，再次在绝热腔体中加注10个大气压的压缩空气。设定控制器使电阻丝加热功率恒定为W，打开电源加热并同时开始计时，计时100秒后记录热电偶读数T3。调节W，重复该步骤，直至T3= T2= 45°C，记录此时的W为50丽。
[0040]计算电火花点火能量:根据以上记录数据，计算得到在10个大气压下，此型号电极在点火电压为60kV时的电火花单次点火能量为5MJ。
【主权项】
1.一种高气压下电火花点火能量标定系统，其特征在于:该系统包括高气压绝热腔体、高压脉冲点火装置、加热电阻丝及其控制器、灵敏热电偶及其显示仪表；高压脉冲点火装置包括电火花电极，所述电火花电极与加热电阻丝在高气压绝热腔体内对称布置，灵敏热电偶布置在高气压绝热腔体中心，并通过导线与其显示仪表相连，加热电阻丝与其控制器通过导线相连并形成闭合回路。2.根据权利要求1所述的一种高气压下电火花点火能量标定系统，其特征在于:所述的高气压绝热腔体采用绝热设计，内层布置隔热材料，外层布置金属承压材料。3.根据权利要求2所述的一种高气压下电火花点火能量标定系统，其特征在于:所述隔热材料为石棉或陶瓷。4.根据权利要求1所述的一种高气压下电火花点火能量标定系统，其特征在于:所述的高压脉冲点火装置包括高电压脉冲发生器，高电压脉冲发生器与电火花电极通过导线相连接，高电压脉冲发生器电压范围为O?200kV，电流波形为正弦波或方波；电火花电极直径为0.05?5mm。5.一种高气压下电火花点火能量标定方法，其采用如权利要求1至4中任一项所述的高气压下电火花点火能量标定系统，其特征在于该方法包含以下步骤， 1)气体加注:在绝热腔体内加注压缩空气，使压力达到测试所需特定值Po; 2)产生电火花:调整高压脉冲点火装置至特定电压值Utl，打开点火开关，使其电火花电极以特定频率连续均勾产生电火花N次，并记录时间td; 3)记录温升曲线:使用灵敏热电偶记录腔体内在该时间h内的温升ΛΤ。； 4)等待至腔体恢复至常温状态，再次充入等压力Ptl的压缩空气； 5)电阻丝加热:设定控制器使电阻丝加热功率恒定为W，打开电源开始加热； 6)再次记录温升曲线:使用灵敏热电偶记录腔体内在相同时间内h的温升ΛΤ; 7)比较ΛΤ与ATtl并调整电阻丝功率，重复步骤4到6，使得温升值ΛΤ=ATtl,得到此时的电阻丝功率W。； 8)计算电火花点火能量:根据以上记录数据，计算得到在Ptl气压下、电压为U^的电火花单次点火能量为Wc^/N。6.—种高气压下电火花点火能量标定系统，其特征在于:该系统包括高气压绝热腔体、高压脉冲点火装置、加热电阻丝及其控制器、灵敏热电偶及其显示仪表；高压脉冲点火装置包括电火花电极，所述电火花电极与加热电阻丝在高气压绝热腔体内交替布置，灵敏热电偶布置在高气压绝热腔体中心，并通过导线与其显示仪表相连，加热电阻丝与其控制器通过导线相连并形成闭合回路。7.根据权利要求6所述的一种高气压下电火花点火能量标定系统，其特征在于:所述的高气压绝热腔体采用绝热设计，内层布置隔热材料，外层布置金属承压材料。8.根据权利要求7所述的一种高气压下电火花点火能量标定系统，其特征在于:所述隔热材料为石棉或陶瓷。9.根据权利要求6所述的一种高气压下电火花点火能量标定系统，其特征在于:所述的高压脉冲点火装置包括高电压脉冲发生器，高电压脉冲发生器与电火花电极通过导线相连接，高电压脉冲发生器电压范围为O?200kV，电流波形为正弦波或方波；电火花电极直径为0.05?5mm。10.一种高气压下电火花点火能量标定方法，其采用如权利要求6至9中任一项所述的高气压下电火花点火能量标定系统，其特征在于该方法包含以下步骤， 1)气体加注:在绝热腔体内加注压缩空气，使压力达到测试所需特定值Po; 2)产生电火花:调整高压脉冲点火装置至特定电压值Utl，打开点火开关，使其电火花电极以特定频率连续均勾产生电火花N次，并记录时间td; 3)记录温升曲线:使用灵敏热电偶记录腔体内在该时间h内的温升ΛΤ。； 4)等待至腔体恢复至常温状态，移除电火花电极，在相同位置放入电阻丝，再次充入等压力Ptl的压缩空气； 5)电阻丝加热:设定控制器使电阻丝加热功率恒定为W，打开电源开始加热； 6)再次记录温升曲线:使用灵敏热电偶记录腔体内在相同时间内h的温升ΛΤ; 7)比较ΛΤ与ATtl并调整电阻丝功率，重复步骤4到6，使得温升值ΛΤ=ATtl,得到此时的电阻丝功率W。； 8)计算电火花点火能量:根据以上记录数据，计算得到在Ptl气压下、电压为U^的电火花单次点火能量为Wc^/N。
【专利摘要】一种高气压下电火花点火能量标定系统及方法，包括用于高气压电火花点火能量标定装置以及电火花能量测量方法。其原理为：在高气压绝热腔体内置入点火电极、加热电阻丝以及灵敏热电偶。在绝热腔体内充入特定压力下的压缩空气，在特定的时间内均匀连续多次产生电火花，用灵敏热电偶记录温升曲线；释放绝热腔内气体，等待至腔体恢复至常温状态，再次充入等压力的压缩空气，设定加热电阻丝功率恒定，记录温升曲线；重复上一步骤，调整加热电阻丝功率，使用热电偶在相同时间内的获得相同的温升曲线；通过对比相同腔体、相同时间、相同温升情况下电火花次数与加热电阻丝放热量，计算得到单次电火花产生的能量。本发明的装置和方法可以准确获得不同气体压力、不同点火电压、不同点火电极单次电火花产生的点火能量，测量数据可广泛应用于航空航天、能源、交通领域的科研和生产实践。
【IPC分类】G01K17/00
【公开号】CN104897305
【申请号】CN201510237598
【发明人】李明磊, 吴宁
【申请人】清华大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月12日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高气压下电火花点火能量标定系统及方法，具体说是一种在恒定频率下多次产生电火花以获得可测量显著温升，并使用相同装置在相同时间内利用恒定功率加热电阻获得相同温升，对比计算以获得电火花单次点火能量这一重要参数的装置和方法，从而实现不同气压环境下各类电极在不同电压下电火花点火能量的精确测量与标定。
【背景技术】
[0002]电火花点火能量是衡量各类燃烧器、发动机点火性能的重要参数，其测量数据对航空航天、能源、交通意义重大，受到工程界和科学界长期而密切的关注。电火花单次点火电压很高但是绝对能量较小，线路热量损耗较大，且其产生能量与电火花击穿空气的密度，电极距离等因素也有重要关系。在目前各类测量可燃预混气最小点火能的装置中，普遍采用电火花点火电压来估算电火花的点火能量，尚无法得到电火花实际产生的确切能量，这给可燃预混气点火特性的定量研宄带来了极大困难。
[0003]目前国内外尚没有可以准确测量和标定电火花点火能量的相关装置。解决上述问题已经成为广泛而迫切的需求。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高气压下电火花点火能量标定系统及方法:具体来说，该系统利用电火花多次放热的累积特性，在同一腔体相同时间内使用加热电阻丝获得同样的温升，由于电火花与加热电阻丝所处环境相同，放热时间相同，即腔体热损相等，使得在相同温升情况下二者的放热效应相等。通过对比电火花放电次数与加热电阻丝放热量，即可实现单次电火花产生能量的精确计量和标定。本发明的装置和方法可以准确获得不同气体压力、不同点火电压、不同点火电极单次电火花产生的点火能量，该装置及方法可以满足航空航天、能源、交通等领域的基础研宄和工业应用。
[0005]本发明的目的之一在于提供一种高气压下电火花点火能量标定系统，该系统包括高气压绝热腔体、高压脉冲点火装置、加热电阻丝及其控制器、灵敏热电偶及其显示仪表；高压脉冲点火装置包括电火花电极，所述电火花电极与加热电阻丝在高气压绝热腔体内对称或交替布置，灵敏热电偶布置在高气压绝热腔体中心，并通过导线与其显示仪表相连，加热电阻丝与其控制器通过导线相连并形成闭合回路。
[0006]优选地，该标定系统进一步限定所述的高气压绝热腔体采用采用绝热设计，内层布置隔热材料，外层布置金属承压材料。
[0007]优选地，该标定系统进一步限定所述隔热材料为石棉或陶瓷。
[0008]优选地，该标定系统进一步限定所述的高压脉冲点火装置包括高电压脉冲发生器，高电压脉冲发生器与电火花电极通过导线相连接，高电压脉冲发生器电压范围为O?200kV，电流波形为正弦波或方波；电火花电极直径为0.05?5_。
[0009]本发明的另一目的在于提供一种电火花电极与加热电阻丝在高气压绝热腔体内对称布置时的高气压下电火花点火能量标定方法，该方法包含以下步骤:
[0010]步骤1:气体加注:在绝热腔体内加注压缩空气，使压力达到测试所需特定值P。；
[0011]步骤2:产生电火花:调整高压脉冲点火装置至特定电压值Utl，打开点火开关，使其电火花电极以特定频率连续均匀产生电火花N次，并记录时间
[0012]步骤3:记录温升曲线:使用灵敏热电偶记录腔体内在该时间h内的温升ΔΤ。；
[0013]步骤4:等待至腔体恢复至常温状态，再次充入等压力Ptl的压缩空气；
[0014]步骤6:再次记录温升曲线:使用灵敏热电偶记录腔体内在相同时间内h的温升ΔΤ ；
[0015]步骤7:比较Λ T与Λ Ttl并调整电阻丝功率，重复步骤4到6，使得温升值ΛΤ =Δ T0,得到此时的电阻丝功率\
[0016]步骤8:计算电火花点火能量:根据以上记录数据，计算得到在Ptl气压下、电压为队的电火花单次点火能量为W c^/N。
[0017]本发明的另一目的在于提供一种电火花电极与加热电阻丝在高气压绝热腔体内交替布置时的高气压下电火花点火能量标定方法，该方法包含以下步骤:
[0018]步骤1:气体加注:在绝热腔体内加注压缩空气，使压力达到测试所需特定值P。；
[0019]步骤2:产生电火花:调整高压脉冲点火装置至特定电压值Utl，打开点火开关，使其电火花电极以特定频率连续均匀产生电火花N次，并记录时间
[0020]步骤3:记录温升曲线:使用灵敏热电偶记录腔体内在该时间h内的温升ΔΤ。；
[0021]步骤4:等待至腔体恢复至常温状态，移除电火花电极，在相同位置放入电阻丝，再次充入等压力Ptl的压缩空气；
[0022]步骤5:电阻丝加热:设定控制器使电阻丝加热功率恒定为W，打开电源开始加执.^ ，
[0023]步骤6:再次记录温升曲线:使用灵敏热电偶记录腔体内在相同时间内h的温升ΔΤ ；
[0024]步骤7:比较Λ T与Λ Ttl并调整电阻丝功率，重复步骤4到6，使得温升值ΛΤ =Δ T0,得到此时的电阻丝功率\
[0025]步骤8:计算电火花点火能量:根据以上记录数据，计算得到在Ptl气压下、电压为队的电火花单次点火能量为W 4,。
[0026]与现有技术相比，本发明具有如下优点:①实现了电火花产生能量的直接计量和精确标定；②腔体采用隔热层、金属层双层结构，在提供高气压环境的同时大大减少热量损失；③在相同装置相同时间内利用恒功率加热电阻丝产热逼近多次电火花的累积能量，最大限度排除热损干扰，提高准确度；④适用各类电极在不同点火电压、不同气体环境压力下电火花能量的计量与标定。可以满足航空航天、能源、交通等领域的基础研宄和工业应用。
【附图说明】
[0027]图1与图2A、2B为本发明系统的结构原理示意图，其中图1中电火花电极-加热电阻丝为对称布置方式；图2A、2B中电火花电极-加热电阻丝为交替布置方式。
[0028]图中:1-热电偶显示仪表，2-加热电阻丝控制器，3-加热电阻丝，4-灵敏热电偶，5-高电压脉冲发生器，6-电火花电极，7-高气压绝热腔体
[0029]图3为本发明电火花电极-加热电阻丝对称布置时方法流程图。
[0030]图4为本发明电火花电极-加热电阻丝交替布置时方法流程图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图对本发明的原理、结构，及其工作过程作进一步的说明。
[0032]本发明所述的高气压下电火花点火能量标定系统及方法，该系统含有高气压绝热腔体7、高压脉冲点火装置、加热电阻丝3及其控制器2、灵敏热电偶4及其显示仪表I ;高压脉冲点火装置包括电火花电极6，所述电火花电极与加热电阻丝在绝热腔体内对称布置，灵敏热电偶布置在绝热腔体中心，并通过导线与其显示仪表相连，加热电阻丝与其控制器通过导线相连并形成闭合回路。所述的高压脉冲点火装置包括高电压脉冲发生器5，高电压脉冲发生器与电火花电极通过导线相连接。测量某型电极(直径1_，电极间距5_)在10个大气压、60kV电压下点火能量的过程:
[0033]【具体实施方式】一:电火花电极与加热电阻丝在高气压绝热腔体内对称布置时，
[0034]在 绝热腔体内加注压缩空气，使压力达到10个大气压。调节高压脉冲点火装置电压为60kV，设定电火花产生频率为1Hz (即每秒10次)。记录灵敏热电偶显示表读数T1 =25°C，打开高压脉冲点火装置，开始产生恒定频率电火花，并同时开始计时。计时100秒后关闭高压脉冲点火装置，并记录热电偶显示表读数T2= 45°C。
[0035]等待至腔体恢复至常温状态(热电偶读数25°C )，再次在绝热腔体中加注10个大气压的压缩空气。设定控制器使电阻丝加热功率恒定为W，打开电源加热并同时开始计时，计时100秒后记录热电偶读数T3。调节W，重复该步骤，直至T3= T2= 45°C，记录此时的W为 50MW。
[0036]计算电火花点火能量:根据以上记录数据，计算得到在10个大气压下，此型号电极在点火电压为60kV时的电火花单次点火能量为5MJ。
[0037]【具体实施方式】二:电火花电极与加热电阻丝在高气压绝热腔体内交替布置时
[0038]在绝热腔体内加注压缩空气，使压力达到10个大气压。调节高压脉冲点火装置电压为60kV，设定电火花产生频率为1Hz (即每秒10次)。记录灵敏热电偶显示表读数T1 =25°C，打开高压脉冲点火装置，开始产生恒定频率电火花，并同时开始计时。计时100秒后关闭高压脉冲点火装置，并记录热电偶显示表读数T2= 45°C。
[0039]等待至腔体恢复至常温状态(热电偶读数25°C )，移除电火花电极，在相同位置放入电阻丝，再次在绝热腔体中加注10个大气压的压缩空气。设定控制器使电阻丝加热功率恒定为W，打开电源加热并同时开始计时，计时100秒后记录热电偶读数T3。调节W，重复该步骤，直至T3= T2= 45°C，记录此时的W为50丽。
[0040]计算电火花点火能量:根据以上记录数据，计算得到在10个大气压下，此型号电极在点火电压为60kV时的电火花单次点火能量为5MJ。
【主权项】
1.一种高气压下电火花点火能量标定系统，其特征在于:该系统包括高气压绝热腔体、高压脉冲点火装置、加热电阻丝及其控制器、灵敏热电偶及其显示仪表；高压脉冲点火装置包括电火花电极，所述电火花电极与加热电阻丝在高气压绝热腔体内对称布置，灵敏热电偶布置在高气压绝热腔体中心，并通过导线与其显示仪表相连，加热电阻丝与其控制器通过导线相连并形成闭合回路。2.根据权利要求1所述的一种高气压下电火花点火能量标定系统，其特征在于:所述的高气压绝热腔体采用绝热设计，内层布置隔热材料，外层布置金属承压材料。3.根据权利要求2所述的一种高气压下电火花点火能量标定系统，其特征在于:所述隔热材料为石棉或陶瓷。4.根据权利要求1所述的一种高气压下电火花点火能量标定系统，其特征在于:所述的高压脉冲点火装置包括高电压脉冲发生器，高电压脉冲发生器与电火花电极通过导线相连接，高电压脉冲发生器电压范围为O?200kV，电流波形为正弦波或方波；电火花电极直径为0.05?5mm。5.一种高气压下电火花点火能量标定方法，其采用如权利要求1至4中任一项所述的高气压下电火花点火能量标定系统，其特征在于该方法包含以下步骤， 1)气体加注:在绝热腔体内加注压缩空气，使压力达到测试所需特定值Po; 2)产生电火花:调整高压脉冲点火装置至特定电压值Utl，打开点火开关，使其电火花电极以特定频率连续均勾产生电火花N次，并记录时间td; 3)记录温升曲线:使用灵敏热电偶记录腔体内在该时间h内的温升ΛΤ。； 4)等待至腔体恢复至常温状态，再次充入等压力Ptl的压缩空气； 5)电阻丝加热:设定控制器使电阻丝加热功率恒定为W，打开电源开始加热； 6)再次记录温升曲线:使用灵敏热电偶记录腔体内在相同时间内h的温升ΛΤ; 7)比较ΛΤ与ATtl并调整电阻丝功率，重复步骤4到6，使得温升值ΛΤ=ATtl,得到此时的电阻丝功率W。； 8)计算电火花点火能量:根据以上记录数据，计算得到在Ptl气压下、电压为U^的电火花单次点火能量为Wc^/N。6.—种高气压下电火花点火能量标定系统，其特征在于:该系统包括高气压绝热腔体、高压脉冲点火装置、加热电阻丝及其控制器、灵敏热电偶及其显示仪表；高压脉冲点火装置包括电火花电极，所述电火花电极与加热电阻丝在高气压绝热腔体内交替布置，灵敏热电偶布置在高气压绝热腔体中心，并通过导线与其显示仪表相连，加热电阻丝与其控制器通过导线相连并形成闭合回路。7.根据权利要求6所述的一种高气压下电火花点火能量标定系统，其特征在于:所述的高气压绝热腔体采用绝热设计，内层布置隔热材料，外层布置金属承压材料。8.根据权利要求7所述的一种高气压下电火花点火能量标定系统，其特征在于:所述隔热材料为石棉或陶瓷。9.根据权利要求6所述的一种高气压下电火花点火能量标定系统，其特征在于:所述的高压脉冲点火装置包括高电压脉冲发生器，高电压脉冲发生器与电火花电极通过导线相连接，高电压脉冲发生器电压范围为O?200kV，电流波形为正弦波或方波；电火花电极直径为0.05?5mm。10.一种高气压下电火花点火能量标定方法，其采用如权利要求6至9中任一项所述的高气压下电火花点火能量标定系统，其特征在于该方法包含以下步骤， 1)气体加注:在绝热腔体内加注压缩空气，使压力达到测试所需特定值Po; 2)产生电火花:调整高压脉冲点火装置至特定电压值Utl，打开点火开关，使其电火花电极以特定频率连续均勾产生电火花N次，并记录时间td; 3)记录温升曲线:使用灵敏热电偶记录腔体内在该时间h内的温升ΛΤ。； 4)等待至腔体恢复至常温状态，移除电火花电极，在相同位置放入电阻丝，再次充入等压力Ptl的压缩空气； 5)电阻丝加热:设定控制器使电阻丝加热功率恒定为W，打开电源开始加热； 6)再次记录温升曲线:使用灵敏热电偶记录腔体内在相同时间内h的温升ΛΤ; 7)比较ΛΤ与ATtl并调整电阻丝功率，重复步骤4到6，使得温升值ΛΤ=ATtl,得到此时的电阻丝功率W。； 8)计算电火花点火能量:根据以上记录数据，计算得到在Ptl气压下、电压为U^的电火花单次点火能量为Wc^/N。
【专利摘要】一种高气压下电火花点火能量标定系统及方法，包括用于高气压电火花点火能量标定装置以及电火花能量测量方法。其原理为：在高气压绝热腔体内置入点火电极、加热电阻丝以及灵敏热电偶。在绝热腔体内充入特定压力下的压缩空气，在特定的时间内均匀连续多次产生电火花，用灵敏热电偶记录温升曲线；释放绝热腔内气体，等待至腔体恢复至常温状态，再次充入等压力的压缩空气，设定加热电阻丝功率恒定，记录温升曲线；重复上一步骤，调整加热电阻丝功率，使用热电偶在相同时间内的获得相同的温升曲线；通过对比相同腔体、相同时间、相同温升情况下电火花次数与加热电阻丝放热量，计算得到单次电火花产生的能量。本发明的装置和方法可以准确获得不同气体压力、不同点火电压、不同点火电极单次电火花产生的点火能量，测量数据可广泛应用于航空航天、能源、交通领域的科研和生产实践。
【IPC分类】G01K17/00
【公开号】CN104897305
【申请号】CN201510237598
【发明人】李明磊, 吴宁
【申请人】清华大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月12日
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