一種聲脈沖激勵下確定空間電荷密度分布的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及空間電荷測量技術領域，具體指一種聲脈沖激勵下確定空間電荷密度 分布的方法。
【背景技術】
[0002] 伴隨特高壓直流輸電的迅猛發(fā)展，特高壓直流輸電電磁環(huán)境等相關問題受到了越 來越多人的關注。電暈放電是電磁環(huán)境的一個重要組成部分。正常工作電壓下的輸電線路 通常都會發(fā)生電暈效應。由于輸電線電壓極性固定，直流電暈產生的離子在背離導線的方 向上運動，充斥著整個輸電線空間形成離子流。輸電線周圍空間電場是輸電導線產生標稱 場強和離子流場共同作用的結果。
[0003] 電暈放電離子流場數值計算的方法已經相當完備，但少有學者從實驗測量上對計 算結果進行驗證。而關于聲脈沖激勵下對電場信號及空間電荷的分布方面，Hazmi推導了與 聲脈沖激勵下電場信號與聲脈沖及空間電荷之間的函數關系，但是存在如下問題：（1)聲 脈沖傳播防線的假設過于理想化，聲脈沖激發(fā)產生的聲場很難按照理想圓錐體形狀分布；
[2] 對于不均勻結構的電極，電場信號與聲脈沖及空間電荷之間的函數關系式不再適用；
[3]多數情況下，函數表達式很難描述空間電荷分布。
【發(fā)明內容】
[0004] 針對現有技術存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能使用與多種形狀電極 的，聲脈沖激勵下確定空間電荷密度分布的方法。
[0005] 為實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種聲脈沖激勵下確定空間電荷密 度分布的方法，包括如下步驟：
[0006] S1:采用有限差分法對待測空間進行網格剖分，將待測空間分成多個單元Ni;
[0007] S2:對步驟S1形成的單元隊進行剖分，形成多個亞單元Ni_abc;;
[0008]S3:計算電場信號：
[0009]S3a:計算第i個單元隊內空間電荷振動產生的電場信號：
[0010] 每個單元隊內空間電荷產生的電場信號等于構成該單元的所有亞單元內空間電 荷產生的電場信號的疊加，具體如下：
[0011] 電場信號在聲信號作用下的變化表不為： 「00121
【主權項】
1. 一種聲脈沖激勵下確定空間電荷密度分布的方法，其特征在于，包括如下步驟： 51 :采用有限差分法對待測空間進行網格剖分，將待測空間分成多個單元Ni; 52 :對步驟Sl形成的單元隊進行剖分，形成多個亞單元Ni_ab。； 53 :計算電場信號： S3a:計算第i個單元Ni內空間電荷振動產生的電場信號： 每個單元隊內空間電荷產生的電場信號等于構成該單元的所有亞單元內空間電荷產 生的電場信號的疊加，具體如下： 電場信號在聲信號作用下的變化表不為：
其中，P表示電場的電荷密度，Pi表示第i個單元內的空間電荷密度，A(X)是聲波幅 值，a是衰減參數，為常數，y表示定壓比熱容，j為虛數單位，沒有實際含義，《是聲波的 角頻率，K是波系數，為常數，r表示場點距源點的距離；
其中，Ehb。表示亞單元內空間電荷產生的電場信號，eK表示場點到源點的向量，qi_ab。表 示組成第i個單元的一個亞單元內空間電荷的電量，R表示亞單元與接受待測空間內電荷 振動形成電場信號的電場天線之間的距離； Eix-abc，Eiy_abc和Eiz_abc分別是EHbc在X，Y和Z軸上的投影，Pi表示第i個單元內的空 間電荷密度，A(X)表示聲壓幅值，Ptl是標準大氣壓，e^表示空氣的介電常數，％表示第i個 單元開始振動時間，eK表示場點到源點的向量，qi_ab。表示組成第i個單元的一個亞單元內 空間電荷的電量，R表示亞單元與接受待測空間內電荷振動形成電場信號的電場天線之間 的距離，AX、AY、AZ表示R在X，Y和Z軸上的投影，AV表示組成第i個單元的一個亞單 元的體積；
第i個單元內的電場信號是組成其的所有亞單元內空間電荷振動產生的電壓信號的 疊加： Ei-X=SEix_abc (7); Ei-y= 2Eiy_abc (8); Ei-Z=SEiz_abc (9); 其中Eh，Epy和Ei_z分別表示第i個單元內空間電荷振動產生的電場信號在X，Y和Z軸上的投影，待測空間中第i個單元內電場信號表示為：
其中，Ei表示第i個單元內空間電荷產生的電場信號，Di是為了方便表示而引入的參 量，不具有實際含義，Di_x，Dpy和D&分別表示D在X，Y和Z軸上的投影； S3b:連續(xù)聲波調制下待測空間內空間電荷振動產生的電場信號表示為：
其中，ki=C見，E' (ti)表示&時刻待測空間內的電場信號，T和f?分別表示聲波的 周期和頻率； S4 :求解公式（14)，得到在連續(xù)聲波調制下待測空間內空間電荷的密度分布。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聲脈沖激勵下確定空間電荷密度分布的方法，首先對待測空間進行網格剖分形成單元，然后計算單元內空間電荷振動產生的電場信號，最后確定連續(xù)聲波調制下待測空間內空間電荷振動產生的電場信號。該電場信號解耦算法，用電場信號、空間電荷與聲脈沖之間的數值關系代替三者之間的函數關系，一方面避免了上述問題，另一方面，有利于后期三維空間電荷測量系統(tǒng)的設計。
【IPC分類】G01R29-14, G01R29-24
【公開號】CN104714112
【申請?zhí)枴緾N201510154379
【發(fā)明人】廖瑞金, 趙學童, 王平, 楊帆, 劉康淋, 伍飛飛, 劉宏波
【申請人】重慶大學
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月31日