在這里了解千眼狼最新動(dòng)態(tài)
1 μs低曝光條件下真空電弧放電過(guò)程中觸頭表面陰極斑點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)特性（使用高靈敏度高速攝像機(jī)NEO25捕捉）。
1、研究背景
真空電弧在高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備中廣泛存在，其陰極斑點(diǎn)形成、演化過(guò)程影響電弧開(kāi)斷能力和設(shè)備絕緣性能。
普通高速攝像機(jī)受限于時(shí)間分辨率，難以捕捉微秒級(jí)瞬態(tài)過(guò)程，同時(shí)放電腔內(nèi)無(wú)法補(bǔ)光，對(duì)高速攝像機(jī)感光度亦提出苛刻要求。
某重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，選用中科君達(dá)視界提供的千眼狼高靈敏度高速攝像機(jī)，捕捉陰極斑點(diǎn)微秒尺度瞬態(tài)行為，為分析斑點(diǎn)分布對(duì)電弧等離子體參數(shù)及開(kāi)斷能力的影響提供高時(shí)間分辨率的可視化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
2、實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介
實(shí)驗(yàn)在放電真空腔內(nèi)中開(kāi)展，通過(guò)LC諧振電路提供1~10 kA峰值電流，通過(guò)陰極處觸發(fā)火花引發(fā)電弧。高速攝像機(jī)采用智能圖像觸發(fā)模式，設(shè)置圖像亮度占比閾值5%，當(dāng)ROI區(qū)域畫(huà)面中高亮區(qū)域像素占比超過(guò)5%時(shí)，即進(jìn)入高速記錄狀態(tài)，相較于基于示波器電流/電壓信號(hào)觸發(fā)方式，對(duì)電弧響應(yīng)更直接，觸發(fā)更準(zhǔn)確。
高速攝像機(jī)曝光時(shí)間1 μs，采集幀率10000 fps，記錄不同電流峰值下光斑生成、移動(dòng)與熄滅過(guò)程，記錄時(shí)長(zhǎng)50 ms，記錄的序列圖像以RAW格式保存，便于后續(xù)分析。
3、超高速攝像機(jī)捕捉的瞬態(tài)現(xiàn)象（以低電流工況為例）
I. 初始階段：400 μs光斑首先出現(xiàn)在觸頭中心起弧點(diǎn)（左1）；900 μs起弧點(diǎn)出現(xiàn)稀疏斑點(diǎn)（右1）；1900 μs多個(gè)斑點(diǎn)清晰可辨，并首次形成中心環(huán)向外擴(kuò)大（左2）；5700 μs中心區(qū)域開(kāi)始出現(xiàn)第二批斑點(diǎn)（右2）。
圖1 依次為 左1-右1-左2-右2
II.擴(kuò)張階段：陰極自身的環(huán)向磁場(chǎng)和電流共同作用下，斑點(diǎn)從中心快速向外徑向運(yùn)動(dòng)（左3），在斑點(diǎn)的徑向跳躍中，小環(huán)半徑逐步擴(kuò)展（右3），外側(cè)區(qū)域因加熱積累，不斷形成新的斑點(diǎn)（左4），使斑點(diǎn)群整體向外推進(jìn)，在24.4 ms時(shí)斑點(diǎn)環(huán)狀結(jié)構(gòu)半徑達(dá)到峰值并持續(xù)約5 ms（右4）。
圖2 依次為 左3-右3-左4-右4
III. 耗散階段：30 ms后，高速攝像機(jī)捕捉的光斑呈現(xiàn)退化跡象，徑向跳躍的斑點(diǎn)快速減少，亮度衰減（左5），44.7 ms，位于環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部的陰極斑點(diǎn)由于電流衰減導(dǎo)致陰極場(chǎng)強(qiáng)不足以維持蒸發(fā)，率先熄滅（右5），1 ms后，外側(cè)環(huán)狀斑點(diǎn)開(kāi)始在各局部區(qū)域逐個(gè)熄滅，環(huán)狀結(jié)構(gòu)破碎成離散斑點(diǎn)群（左6），3.7 ms后，斑點(diǎn)整體消失（右6），陰極表面恢復(fù)為黑暗背景。
圖3 依次為 左5-右5-左6-右6
4、實(shí)驗(yàn)結(jié)論
I. 高速攝像技術(shù)完整、清晰地記錄了真空電弧陰極斑點(diǎn)從局部點(diǎn)燃、徑向擴(kuò)張形成環(huán)狀分布到中心率先熄滅、環(huán)狀斷裂直至完全熄滅的生命過(guò)程。
II. 千眼狼高靈敏度高速攝像機(jī)NEO25具備在1 μs低曝光、無(wú)補(bǔ)光條件下對(duì)高亮度光斑無(wú)拖影觀測(cè)需求。
III. 高速攝像機(jī)捕捉的斑點(diǎn)分布與電弧開(kāi)斷能力密切相關(guān)，高亮度斑點(diǎn)區(qū)域預(yù)示絕緣缺陷，為滅弧室優(yōu)化設(shè)計(jì)提供圖像依據(jù)。
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