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图1.2 分裂阳极法示意图 图1.3 电弧电流分裂示意图
电流密度分布测量技术的各种方法应用的原理不同，测量环境和条件不同，所以这些方法各有优缺点：
(1) 基于光谱分析法的电流密度分布特征分析：这种方法的优点是不插入等离子体中，不会产生干扰，可指向特定的化学微粒，而且还能得到等离子体参数的时间和空间分辨的信息[5]。
(2) 基于探针法的电流密度分布特征分析：该测量方法具有直观、精确度高、计算简单等优点。但是不足之处主要有探针与极板间的绝缘程度要求高。且绝缘层厚度应尽量小；探针的烧损应尽量慢．尽可能保持它的尖端几何形状和尺寸，且测量一组数据过程中不允许更换电极；对大电流电弧的测量无能为力等[3]。
(3) 基于分裂阳极法的电流密度分布特征分析：采用上述分离阳极法测定的结果基本上能反映阳极板表面电流密度的径向分布及其变化规律．但是这种测量和计算方法的误差是不断积累的。即先计算的点的计算结果比较精确，后面点的测量和计算误差较大，计算点越多，积累误差越大。此外在测量过程中，电弧对电极板的“粘滞”现象导致电弧形态发生变化。据此得出的电流密度的径向分布是不对称的[3]。
(4) 基于烧灼痕迹分析法的电流密度分布特征分析：在该方法中假设烧蚀痕迹的大小等于阴极(或阳极)斑点的大小，这是存在问题的，通常情况下。测量的尺寸是基于放电后电极的烧蚀表面．基本不可能找到真实的电流变化区域和腐蚀区域的关系，所以这种测量方法的有效性值得怀疑，且这种方法测得的数据误差较大[10]。
(5) 基于高速摄影法的电流密度分布特征分析：高速摄影法具有响应速度快，测点连续以及非接触式测量等特点。但其主要问题在于光学系统的空间分辨率和灵敏度以及等离子云和阴极斑点之间的关系等[10]。
表1.1是对以上5种电流密度分布测量技术的在原理、所需设备、测量误差和应用价格的综合比较，以期对现有的电流密度分布测量装置有一个清晰直观的了解。
表1.1 5种电流密度分布测量技术的综合比较
诊断方法 原理 设备 误差 价格
光谱法 粒子能级跃迁产生特定光谱 复杂 小 较高
探针法 探针深入、建模 简单 较大 较高
分裂阳极 测电流、数学处理 简单 累积误差大 便宜
烧蚀法 烧蚀出痕迹 简单 大 便宜
高速摄影 保留瞬间图像 成像系统、软件 小 昂贵
1.3 本课题的研究内容
从计算机图像的像素点原理中得到启发，一幅图像可以看成是由许多的像素点组成的，测出电弧横截面某一点电流密度，测量众多点电流密度来反映这一截面上电流密度分布，这就构成了这一截面电流分布情况。本论文的具体研究内容为：
(1) 设计一个抗干扰能力强的电流接收传感装置。并确定能使传感器接收到有效电信号的电流接收传感装置的试验参数；
(2) 设计多通道电压采集、显示、保存设备，用来采集通过窄缝的电压；
(3) 利用现有的行走机构确定出相应的行程和逐行扫描行走速度，搭建设备进行试验。
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