3.4.1 实验概述

1.触头表面温度测量

真空电弧电流过零后阳极表面温度的测量，对设备响应速度、测量量程和测量环境的要求十分苛刻。阳极斑点形成后电流过零时刻，阳极表面可能仍然处于熔融状态，根据触头材料的不同其表面温度可达1000～2000K。电流过零后该温度会迅速降低，熔融表面开始凝固，这一过程的持续时间最长约为几毫秒。

由于真空电弧的特殊环境，传统接触式测量手段难以实现弧后阳极表面的温度的测量，因此只能采用非接触式的测量方法。这里测量电流过零后阳极表面温度所采用的设备为日本CHINO（千叶）公司生产的双色式红外高温测试仪，型号为IR-FBQ，光纤传输。测量选择的波段分别是850nm和1000nm，测温范围为1073～1873K，10%～90%能量响应时间小于0.5ms。双色红外测温仪由光学系统、分光片或者滤光片、红外探测器、信号处理器以及显示输出部分组成，设备及工作原理如图3-23所示。

图3-23 双色式红外高温测试仪

a）工作原理图 b）温度测量信号处理器

相比于其他非接触测温方式如红外成像测温，双色式测温响应速度更快，比单色式测温手段抗干扰能力更强。

2.实验试品选择

实验试品包括两类情况：一类是采用对称性触头，即实验中所用触头的阴极和阳极触头直径相同，触头材料选用为无氧铜Cu、CuCr25和CuCr50；另一类为非对称触头，实验触头阴极和阳极直径不同。设定此类触头的原因是，由于实验中平板触头直接焊接到导电杆，触头表面热量能够通过导杆直接传导到外界，因此弧后触头表面温度衰减迅速。为了研究极限电流条件下电流过零后阳极表面的温度情况，实验的电流往往会远高于对应直径条件下的阳极斑点临界电流，这将导致燃弧重燃的发生，致使无法获取弧后阳极表面温度结果。因此为集中有效地产生阳极斑点并测得弧后阳极表面温度，实验用触头采取非对称形式。

触头结构如图3-24所示，非对称触头实验选用触头直径差距很大的12mm和60mm作为阴极或阳极。触头材料设定为CuCr25和CuCr50。

图3-24 实验研究的试品示意图