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摘 要

长期以来，大气压DBD诊断技术一直是国内外研究的热点，近年来，利用电气特性和发射光谱法(OES)诊断DBD受到国内外研究者的广泛关注。本文通过对DBD放电过程中电压电流波形、Lissajous图形、放电光谱的测量以及发光图像拍摄，放电参量计算等手段研究了平板结构DBD的放电特性，并且考察了外加电压和电源频率对介质阻挡放电的影响。

本文在实验室建立了DBD诊断测量系统，将常压DBD等离子体作为研究对象，对不同外加电压、电源频率等因素下的空气DBD和氩气DBD放电特性进行研究，分析其电气特性和光谱特性，归纳总结不同因素对其放电特性的影响，得出以下结果：

1、大气压下，空气平板DBD和氩气平板DBD均表现为丝状放电模式，但氩气DBD更接近于均匀放电；相同电源频率下氩气击穿电压小于空气击穿电压。

2、随着外加电压幅值和电源频率的增加，DBD放电持续时间越长，放电越剧烈，发光明亮程度越强，发射光谱谱线强度也越大。

3、测得空气和氩气大气压介质阻挡放电发射光谱，发现在一定条件下，氮分子谱线主要分布300nm-410nm波长范围，而氩原子谱线分布在650nm-860nm波长范围。

关键词：介质阻挡放电(DBD) 电气特性 光谱特性 影响因素

The Diagnostic Method of Dielectric Barrier Discharge

Abstract

For a long time, atmospheric pressure DBD diagnosis has been a hot research at home and abroad. In recent years, diagnosing DBD by electrical characteristics and emission spectrometry is widely concerned by domestic and foreign researchers. This paper studies the discharge characteristics of the flat DBD by measuring discharge waveforms, Lissajous figure and emission spectrum. It also studies the effect of applied voltage, power frequency on DBD discharge.

The DBD diagnostic measurement system is established in laboratory, and take the atmospheric DBD plasma as research object. Analysis the electrical characteristics and spectral characteristics of air DBD and argon DBD at atmospheric pressure. And conclusions are drawn as follows:

1. At atmospheric pressure, the air DBD and the argon DBD are both filamentary discharge, but the argon DBD is much closer to the uniform discharge. And The breakdown voltage of argon DBD is less than that of air DBD under the same power frequency.
2. With the applied voltage, power frequency increasing, the discharge degree and emission spectra increased.
3. Characteristic lines of nitrogen molecules is in the range of 600~1100nm ,while the argon atomic spectral lines in the range of 650-950nm

Key words: Dielectric barrier discharge (DBD); Electrical characteristics; Spectral characteristics; Influencing Factors

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1概述 1

1.1.1DBD简介 1

1.1.2课题背景 1

1.1.3 国内外研究现状 2

1.1.4 DBD常用诊断方法 3

1.2 本文的研究意义与主要内容 3

1.2.1本文的研究意义 3

1.2.2本文主要研究内容 3

第二章DBD放电机理分析及相关参量计算 5

2.1 DBD的放电机理及放电过程分析 5

2.1.1 汤生理论 5

2.1.2 流注理论 5

2.1.3 DBD的放电过程 6

2.2 DBD放电特性 7

2.2.1 电气特性 7

2.2.2发光特性 7

2.3相关参量计算 8

2.3.1 电气参量计算 8

2.3.2 光谱参量计算 9

2.4本章小结 10

第三章 DBD的电气特性诊断 12

3.1 实验装置及测量系统的建立 12

3.2 不同电压下电气特性的诊断 14

3.2.1 空气中不同电压下电气特性的诊断 14

3.2.2 氩气中不同电压下电气特性的诊断 18

3.3 不同频率下放电特性的诊断 21

3.3.1 空气中不同频率下电气特性的诊断 21

3.3.2 氩气中不同频率下电气特性的诊断 23

3.4 本章小结 24

第四章 DBD的光谱特性诊断 26

4.1 不同电压下光谱特性的诊断 26

4.1.1 空气中不同电压下光谱特性的诊断 26

4.1.2 氩气中不同电压下光谱特性的诊断 29

4.2 不同频率下光谱特性的诊断 32

4.2.1 空气中不同频率下光谱特性的诊断 32

4.2.2 氩气中不同频率下光谱特性的诊断 34

4.3 本章小结 36

总结与展望 38

参考文献 39

致谢 41

第一章 绪论

1.1概述

1.1.1DBD简介

介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge，DBD)是一种有绝缘介质插入放电空间的非平衡态气体放电 ^[1]。介质阻挡放电是由外加电源驱动两个电极板放电，并且在两个金属电极之间的气隙中插入绝缘介质，从而阻挡贯穿气隙的放电通道。其基本原理是在放电电极上覆盖绝缘介质，使气体放电不至于向电弧放电发展，当两电极间施加足够高的电压时，电极间的气体会因为被击穿而产生放电，这就是介质阻挡放电^[2]。

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