微放电效应原理

本项目针对基于振动声调制效应的非线性超声检测方法，旨在研究结构微缺陷在随机共振系统下的振动调制超声效应，从而建立利用随机共振增强结构微缺陷振动声调制检测的新原理与新技术。围绕以上目标，我们从非线性结构模型与随机共振理论、结构缺陷超声成像基础、结构微缺陷振动调制超声效应、结构微缺陷振声调制增强检测技术等方面展开研究，取得以下有特色的创新性成果：（1）通过悬臂梁磁铁耦合物理建模研究，创新性提出包括三稳态势阱的多种新型势阱模型，揭示了其增强非线性系统稳定性的动力学机制；（2）在缺陷声源定位和成像方面，通过时频分析和声阵列研究，提高了声源成像的精度和抗干扰能力；（3）利用磁铁耦合结构系统，发现了非共振区振动声调制以及频移振动声调制等新的非线性超声效应，并揭示了其动力学原因；（4）利用双稳结构振动的宽频响应和特殊滞回现象，实现微缺陷的振动声调制增强检测，成功用于微缺陷的定量评估和定位成像。四年来，在《Appl. Phys. Lett.》、《J. Sound Vib.》、《Mech. Syst. Signal Process.》、《Rev. Sci. Instrum.》、《ASME J. Vib. Acoust.》、《Meas. Sci. Technol.》等期刊发表论文25篇（SCI检索24篇），另外发表国际会议论文5篇（EI检索4篇），在Google Scholar被引用近200次，单篇引用最高36次。申请中国发明专利3项，已获授权1项。培养博士学位研究生 4 名、硕士学位研究生4名。项目负责人入选2013年度教育部“新世纪优秀人才”和2016年度中国科学院“青年创新促进会”等人才计划。该项目研究揭示了非线性动力学对结构微缺陷超声检测的促进作用，拓展了传统振动声调制的坏境适应性，能够显著改善结构微缺陷振动声调制检测的抗干扰能力，为工程结构微缺陷的可靠诊断提供了新的原理与方法，具有重要的理论和实践意义。 2100433B

结构微缺陷是工程结构服役的重大安全隐患，内部微缺陷的有效检测对于及时预测结构损伤、保障结构健康服役具有极其重要的意义。非线性超声检测显示了对微缺陷的一定敏感性，但在检测效果上也存在很大的挑战。本项目针对基于振动声调制效应的非线性超声检测方法，致力于研究利用随机共振增强结构微缺陷振动声调制检测的新原理与新技术。研究主要包括三个方面：结合随机共振和振动声调制两种非线性效应探讨随机共振增强结构共振从而增强振动声调制效应的原理；构造一种具有振动双稳态的双稳结构系统，研究宽带振动激励下双稳结构振动声调制的增强效应；系统地研究双稳结构微缺陷振动声调制检测的量化和定位技术。该项研究将揭示非线性效应对结构微缺陷检测的影响，能够显著改善结构微缺陷检测的抗干扰性。本项目的成功实施将构建一种有效的双稳结构微缺陷振动声调制增强检测技术，为工程结构微缺陷的可靠诊断提供新的原理与方法，具有重要的理论和实践意义。

第1章绪论

1.1高压架空输电线路与电晕放电

1.2输电线路电晕放电的电磁环境效应和限值

1.2.1交流输电线路地面电场

1.2.2直流输电线路离子流场

1.2.3交、直流输电线路相互接近时的离子流场

1.2.4无线电干扰

1.2.5可听噪声

1.3输电线路电磁环境效应的影响因素

1.4输电线路电磁环境效应研究的现状

参考文献

第2章输电线路电晕特性及环境效应的测试

2.1电晕放电环境效应的测试

2.1.1电晕放电的观测装置

2.1.2电晕电流测量系统

2.1.3可听噪声测试

2.1.4无线电干扰测试

2.1.5地面电场测试

2.1.6地面离子流密度测试

2.1.7平行平板离子流发生器及其应用

2.1.8直流线路离子流场的空间电位测试

2.2电晕放电环境效应研究的试验线段

2.2.1实验室缩尺线段模型

2.2.2户外真型试验线段组成

2.2.3试验场测试设备布置

2.2.4户外真型试验线段与输电线路的等效关系

2.2.5我国的特高压交流试验线段

2.2.6我国的特高压直流试验线段

2.3电晕放电环境效应研究的电晕笼

2.3.1电晕笼原理与基本结构

2.3.2电晕笼设计

2.3.3我国特高压交流电晕笼基本参数

2.3.4我国特高压直流电晕笼基本参数

2.4直流电晕笼与直流输电线路的等效

2.4.1直流等效原理

2.4.2直流等效原理的理论证明

参考文献

第3章电晕放电的条件和离子的迁移特性

3.1工程常用的电晕放电的条件

3.1.1导线电晕放电的伏安关系

3.1.2工程上使用的电晕放电起始条件

3.1.3工程上使用的电晕放电边界条件

3.2电晕起始和自持的机理

3.2.1导线电晕放电的起始判据

3.2.2正电晕的起始和自持

3.2.3负电晕的起始和自持

3.2.4电晕起始判据表达式中的面积因子

3.2.5考虑光子吸收函数的电晕起始判据

3.3电晕的起始条件计算

3.3.1计算参数取值

3.3.2计算流程

3.3.3计算结果

3.3.4起始条件讨论

3.4离子流场的边界条件

3.4.1全空间电晕模型

3.4.2电离区的作用

3.4.3电离区与离子流区的关系

3.4.4大电晕电流下导线表面场强的作用

3.5空气离子迁移率

3.5.1常用离子迁移率和预测公式

3.5.2不同湿度、温度、气压下空气离子迁移率的测试结果

3.5.3考虑湿度、温度、气压影响的空气离子迁移率公式

参考文献