特里切尔脉冲特性及应用研究

摘要

特里切尔(Trichel)脉冲是负电晕放电起始过程中出现的一种特殊放电现象，其电学特性与放电系统中的多种参量密切相关。深入研究这些相关性和影响特性，不仅有利于深入理解和探索电晕放电产生的机理，也能将特里切尔脉冲现象应用于传感技术领域。
　　本文针对传统特里切尔脉冲研究中的不足，通过改进数学模型，利用多物理场耦合方法进行仿真计算，并结合实验，从定量角度探索性地研究了复杂环境条件下特里切尔脉冲放电特性，并将其应用于呼吸传感检测，论文的主要工作内容如下:
　　一、针对传统特里切尔脉冲数学模型的不足，改进了基于流体动力学的迁移扩散数学模型，模型包含了特里切尔脉冲放电过程的主要物理机理，耦合了重要环境参数对放电的影响，可以用于定量研究特定环境变量对特里切尔脉冲特性的影响规律。
　　二、利用改进的特里切尔脉冲数学模型，结合多物理场耦合仿真方法研究了气流、温湿度以及气压等重要环境参数对特里切尔脉冲放电特性的影响，分析了气流、温湿度以及气压影响特里切尔脉冲放电的内在原因以及脉冲频率、幅值随这些参数变化的规律。
　　三、对特里切尔脉冲放电进行了深入地实验研究，验证了环境参数的影响规律，同时研究了不同电极结构形式下的特里切尔脉冲放电特性，并进行了详细分析，得出了定量实验结果。
　　四、研究了特里切尔脉冲应用于呼吸检测的方法，通过测量特里切尔脉冲频率变化来测量呼吸频率，并详细分析了这种检测方法的敏感机理以及各种影响因素。

目录

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致谢

摘要

图目录

表目录

1 绪论

1．1 引言

1．2 特里切尔脉冲研究进展

1．3 特里切尔脉冲的应用现状

1．4 论文主要内容及意义

2 特里切尔脉冲特性的研究方法

2．1 特里切尔脉冲的基本机理

2．2 传统特里切尔脉冲研究中的不足

2．3 复杂环境下的特里切尔脉冲数学建模

2．4 基于有限元的多物理场耦合仿真方法

2．5 本章小结

3 环境参数对特里切尔脉冲影响的仿真研究

3．1 气流对特里切尔脉冲影响的仿真研究

3．1．1 静止气体中的特里切尔脉冲

3．1．2 横向气流中的特里切尔脉冲

3．1．3 纵向气流中的特里切尔脉冲

3．2 温湿度对特里切尔脉冲影响的仿真研究

3．2．1 温度影响的仿真研究

3．2．2 湿度影响的仿真研究

3．3 气压对特里切尔脉冲影响的仿真研究

3．4 本章小结

4 特里切尔脉冲放电实验研究

4．1 特里切尔脉冲实验系统

4．2 针-板结构特里切尔脉冲放电

4．3 环境参数对特里切尔脉冲影响的实验研究

4．4 电极结构对特里切尔脉冲的影响研究

4．4．1 针-针结构特里切尔脉冲放电

4．4．2 双针-板结构特里切尔脉冲放电

4．4．3 CNTs修饰电极特里切尔脉冲放电

4．5 本章小结

5 特里切尔脉冲在呼吸检测中的应用研究

5．1 基本原理和实验方法

5．2 呼吸检测实验及分析

5．2．1 正常呼吸检测

5．2．2 响应特性

5．3 呼吸作用机理及影响因素分析

5．3．1 呼吸作用下的特里切尔脉冲放电

5．3．2 呼吸气流及湿润度影响

5．3．3 放电间距的影响

5．3．4 温湿度影响及稳定性分析

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 研究特色与创新点

6．3 展望

参考文献

作者简历