大气压等离子体射流的出现扩展了等离子体的应用领域,对其伴有的指向性电离波的传输现象引起人们广泛的兴趣。等离子体电离波的传输过程是微观效应引起宏观上物理状态的变化,在大气压等离子体诊断技术受限的前提下,对其宏观过程的研究有助于分析其具体的物理机制。因此,开展大气压等离子体电离波的实验研究具有一定的科学意义与应用价值。本论文中,在大气压条件下,以氦气为工作气体,利用时空图像分辨测量法、发射光谱法、并结合电学特性对电离波在不同放电参数、放电脉冲序列设置、电极结构与几何约束条件下的传输特性进行了研究,得到的主要研究结果如下:1.通过改变放电参数,对在内径(直径)为2.0 mm、放电间隙为85 mm的石英管内利用可调谐高压交流电源或纳秒上升沿的脉冲高压电源产生的放电与电离波的传输过程进行了研究。结果表明电离波的产生与传输明显受到电压波形、所施加电压值(Vapp)与气体流量(Qv)条件的影响。实验发现随着Vapp的增加,电离波由不能产生到传输距离逐渐增加并最终击穿气体间隙。并且,计算结果表明随着Vapp的增加,电离波的传输速度明显增加,并且在相同的电压幅值下,利用直流脉冲高压放电产生的电离波传输速度明显高于利用交流高压放电的情况。分析认为电压波形、施加电压及介质管中带电粒子的空间分布对电离波的产生及传输过程中波前的叠加电场产生影响,导致电离波的传输行为发生改变。在脉冲高压条件下,电离波的传输速度随着Qv由150 sccm增加到10000 sccm而减小。发射光谱结果显示随着Qv的减小,N2与N2+光谱强度明显增强,表明微量空气扩散进入放电通道内,进一步分析表明潘宁电离效应是促进电离波传输的关键因素。另外,当脉冲重复频率由10 Hz增加到5000 Hz时,未对电离波的传输产生明显影响。2.为了研究相对残余电荷与长寿命亚稳态物种浓度对于电离波传输的影响,在突发脉冲高压序列条件下对电离波沿石英管传输的重复特性、脉冲下降沿放电的传输特性、不同脉冲间隔时间下放电序列中电离波的传输特性与放电起始电压进行了研究。实验发现在放电间隔时间为5 s时,电离波在石英管中可稳定产生并且其传输具有周期重复性,表明了电离波可在低空间种子电子密度下沿介质管周期传输的特性;观察脉冲下降沿处的放电发现电离波的传输受到脉冲宽度的影响,并且其传输可在无外部施加电压下进行;此外,在较长的脉冲间隔下(50 μs-190μs),脉冲序列中第一到第十个脉冲中电离波的传输速度逐渐降低,之后到约第五百个脉冲之前其传输速度持续增加并达到稳定,当脉冲间隔时间降低到15μs后,电离波在首个脉冲放电后传输速度迅速增加并达到稳定;并且,随着放电间隔时间由5 s降低到5μs,其起始放电电压由约3.5 kV降低到约1kV。进一步的分析表明残余电荷与长寿命亚稳态物种的积累共同影响了电离波在初期脉冲序列中的传输行为,并且其共同作用影响在一定放电次数后趋于平衡,电离波的传输达到稳定。3.外加电极对电离波传输的影响研究。一方面,基于利用悬浮电极延长大气压等离子体射流处理距离的放电模型,分别对电离波在不同长度与直径的悬浮电极条件下,悬浮电极前后石英管中的电离波的传输行为进行了研究。实验发现随着悬浮电极长度由80 cm增加到1000 cm,电离波在悬浮电极前后的传输速度与最大发光强度明显增加;另外,当悬浮电极直径由1.0 mm增加到2.8 mm时,结果显示电离波的传输未受到明显影响。通过建立等效电路模型,进一步分析认为不同长度悬浮电极的电感效应影响了电离波的传输特性。另一方面,研究了介质管外环形高压电极对电离波传输的影响,对电离波在外加电势扰动情况下的传输行为进行了研究,结果表明电离波的传输状态受到了外加电极电势的影响。当外加环形电极施加正电势时,电离波的传输受到了抑制,但在环形电极附近传输速度有所增加;相反的,当施加负电势时,电离波的整体传输速度加快。分析认为外加电场可以对电离波的波前叠加电场产生影响,并且外加环形电极电势改变了其临近介质管内壁表面电荷分布情况,导致电离波传输行为发生改变。4.电离波在不同尺寸形状约束下的传输行为研究。一方面,利用弯曲部分不同曲率半径的U形管对电离波在弯曲介质管中的传输特性进行了研究,结果显示电离波在弯曲介质管中传播的形态与在直管中明显不同。ICCD图像显示直流脉冲电压上升与下降沿阶段产生的电离波在弯曲通道中沿着内侧管壁传输;当U形管的曲率半径由28 mm减小到16 mm时,电离波的传输速度明显降低。分析认为电离波因受到垂直放电通道电场的作用而被约束在管壁内侧传输,随着电离波传输方向的改变,因受到了高压电极反向电场作用,导致电离波的传输受到抑制。另一方面,利用不同尺寸的变径管对电离波在其中的传输特性进行了研究。结果显示电离波传输到变径部分时,传输速度与最大发光强度明显降低,之后随着其传输进入小内径介质管,其传输速度与最大发光强度再次急速上升;此外,随着变径后的介质管的直径由2.0 mm减小到0.5 mm,等离子体电离波的传输速度、发光强度与电子密度明显增加。分析认为局部气体的电导性与表面电荷作用对电离波在变径管中的不同传输行为起到关键作用,而变径后介质管内径的减小对电离波尺寸造成限制,电离波波前空间电荷层宽度的减小导致电离波前电场的增加,致使其传输速度明显增加。