激光聚变物理中电磁脉冲辐射特性研究

激光聚变物理过程中会产生大量的电磁脉冲辐射,该电磁脉冲频谱宽,强度大,会对各诊断设备的正常运行以及精密测量造成不同程度的影响。为了研究该电磁脉冲的特性,为其产生机制研究和优化防护措施提供依据,对本次实验,在神光Ⅲ主机装置上进行。并在靶室内外搭建天线诊断系统,对电磁脉冲信号进行采集。本文讨论分析了靶室内小盘锥和矩形全向天线所采集的信号,并且两款天线所测时域信号值在特征峰位置吻合得相当好,所测频谱也最大范围的囊括了示波器的频域值,图像清晰的显示了激光与黑腔靶相互作用过程的4个电磁脉冲产生机制。     

神光Ⅲ激光装置能源模块的可靠性增长评定

能源模块是神光Ⅲ激光装置最重要的单元模块之一,其可靠性水平直接关系到神光Ⅲ激光装置的可靠性、稳定性、能量转换效率以及装置的造价。为了评估能源模块的可靠性,提出了根据模块试验运行过程特点的两阶段评估法。第1阶段的失效数据较多,采用传统的Weibull寿命数据方法评估;第2阶段失效数据较少,采用一种综合利用第1阶段可靠性评估结果的Bayes评估方法。给出了第1阶段的可靠度函数和首发打靶可靠度,第2阶段可靠度的计算方法以及首发可靠度。结果表明能源模块的可靠性增长呈阶段增长方式,在每一阶段中可靠性水平保持不变。     

神光Ⅲ强激光能源模块测量线圈研究

神光Ⅲ能源模块作为一种大功率强激光功率源，采用合适传感头准确可靠测量其脉冲电流，有利于提高能量传输的可靠性和准确性。该文分析了置于该能源模块中高压侧测量不同脉冲宽度电流的Rogowski测量线圈的数学模型、时域和领域特性，以及最佳阻尼参数配合和优选方法，并对基于MATLAB环境下SIMULINK工具所做的仿真结果和现场实验测试采集到的脉冲电流波形进行了比较。为有效抑制积分漂移，该文提出了复合积分器电路模型。该文章介绍的基于肋Rogowski线圈的测量仪器具有尺寸小、结构简单、低功耗、高准确度、安全操作等特点。     

强激光靶耦合过程中激发的电磁脉冲诊断与分析

本文论述采用脉冲天线对激光靶耦合过程中产生的电磁脉冲信号进行采集,列举了在相同条件下,纳秒激光与几种靶相互作用激发的电磁脉冲信号,分析了靶型对电磁脉冲信号的影响,得出靶的对称性设计有助于抵消靶室内的电磁干扰的结论。并且,通过测量靶室内与靶室中心不同距离区域的电磁脉冲信号,总结出电磁脉冲在靶室内的传播规律。由于靶室内回波振荡的作用,随着远离靶室中心,脉冲幅值先减小,后增大。且随着距离增大,越靠近靶室内壁区域受到回波振荡的影响越大,进而导致电磁脉冲持续时长增大。通过回波振荡论证测试与屏蔽实验,得出回波振荡在靶室内电磁脉冲信号中占有较大比重的结论。诊断设备的安放应尽量避免靶室中心与靠近靶室内壁区域。     

基于固态开关RSD的电磁脉冲焊接装置设计

电磁脉冲焊接是利用脉冲大电流发生装置通过磁场驱动线圈在微秒量级的洛伦兹力作用下将金属管件箍缩变形,实现金属管件与材料高速连接的新兴技术.该技术不仅能应用于同种金属焊接,还能实现异种金属、金属与非金属的焊接,且施工过程不存在污染物的排放,工业应用潜力巨大.高效长寿命的电磁脉冲焊接装置是工业化应用的前提.为提高装置寿命,提出采用固态反向开关晶体管(RSD)器件取代现有的气体开关方案,解决了使用气体开关存在电极烧蚀的问题;此外,该方案使用集磁器和多匝线圈结合的磁场驱动技术提升了装置的能量利用率.基于所提方案设计原理样机,可在储能1.08 kJ、电流峰值120 kA的条件下实现70 mm2配电电缆的可靠焊接,为电磁脉冲焊接装置的研制提供了新思路.     

基于光纤技术的电磁脉冲3维电、磁场测量系统

为对空间中任意极化方向的电磁脉冲进行测量,研制了一套3维电场和磁场测量系统。分别选择棒状电小天线与B-dot天线作为电场、磁场传感器的接收天线,并通过改变天线几何尺寸来满足工作带宽与灵敏度的测量要求;通过光电转换模块将调理后的天线输出信号转换为光强度信号并通过光纤传输;最终通过建模仿真与标定试验来验证测量系统的性能。实验结果表明:所研制的测量系统体积小、抗干扰能力强、对电磁脉冲的纳秒级前沿响应快,其响应前沿3 ns,电场测量系统的动态范围可达-8.5~8.5 kV/m,磁场测量系统的动态范围可达-10~10A/m;且可以通过3维矢量合成的方法方便地测量空间任意极化方向的电磁脉冲。     

基于冲击脉冲辐射天线的高功率超宽带电磁脉冲辐射系统

为给超宽带电磁脉冲效应机理与防护技术的研究提供实验平台,研制了一种基于冲击脉冲辐射天线(impulse radiation antenna, IRA)的高功率超宽带电磁脉冲辐射系统,辐射系统由差分脉冲高压源、锋化开关、IRA和介质透镜等部分构成。设计中,差分脉冲高压源由基于氢闸流管的脉冲源驱动副边中心抽头的脉冲变压器实现;设计的紧凑型锋化开关高度仅为1 cm,开关间隙为1 mm,可嵌入IRA天线馈电点,开关最高工作气压可达3 MPa;基于菲涅尔定理设计了介质透镜,以校正锋化开关和绝缘变压器油对IRA天线辐射中心的影响,改善了天线的辐射特性;辐射系统可通过改变锋化开关的气压和充电电压调节系统辐射功率。测试实验表明辐射系统的主要技术参数如下：在时域,在天线主轴距离口径面5.5 m处辐射电场脉冲上升沿约为330 ps,幅值约为±8 kV/m,远场有效电势最高可达44 kV,辐射功率可调;在频域,中心频率为400 MHz,基于能量范数比定义的信号频带为80 MHz～1GHz,信号带比约为12.5,百分比带宽为170.4%。辐射系统能够为开展超宽带电磁脉冲效应阈值规律及防护技术的研究提供一个辐射...     

基于横电磁波天线的高空核电磁脉冲辐射波模拟器设计

为解决传统核电磁脉冲模拟器存在测试空间受限的问题,提出了基于横电磁波（TEM）喇叭天线的高空核电磁脉冲辐射波模拟器设计方案。通过数值仿真验证了TEM喇叭天线的辐射场波形,指出TEM喇叭天线在应用于辐射式电磁脉冲模拟器时存在低频辐射能力差的问题;通过比较TEM喇叭天线对3种典型核电磁脉冲的辐射能力,发现辐射场的上升沿部分主要取决于激励源的上升前沿陡度,辐射场的脉冲宽度与激励脉冲的宽度有关,可以通过展宽激励源脉冲宽度的方法来补偿TEM天线低频辐射能力差的问题;通过实验验证了利用TEM喇叭天线研制电磁脉冲辐射波模拟器的可行性,但仍需要阻性加载或展宽激励脉冲等方法对TEM喇叭天线的低频辐射性能进行改善。     

基于激光光热法界面热阻测量装置的研究

从对界面热阻的测量研究过程中，提出激光光热法测量界面热阻的方法，设计了一套测量界面热阻的买验装置，给出了本系统整个的测量原理和系统的总体硬件框图。     

强激光能源模块地电流测量线圈研究

分析了能源模块高压侧测量其地电流的自积分线圈的数学模型、串接RC滤波器后传感头的时域和频域特性、线圈结构等电磁参数优选原则,以及最佳阻尼配合方法,并进行了现场测试验证。     

基于图像视觉检测技术的激光标线仪校准装置研究

针对传统激光标线仪靶标测量方法难度大、人工读数困难且效率低的问题,基于图像视觉检测技术,设计了激光标线 仪校准装置硬件系统及软件算法。通过数据采集单元、靶标系统单元和多功能升降工作台单元搭建出系统硬件装置。采用 图像预处理方法将原始图像激光线与背景分割,提取出基准中心原点并进行系统标定,利用骨架提取算法拟合出激光测量 线,计算出计量特性的偏移量,并根据算法设计出交互软件,自动测量和保存数据。最终通过所研制的校准装置和传统校准 方法,校准同一激光标线仪进行比对实验,实验结果|E,,l≤1, 结果判定为满意,验证了校准系统的可行性。     

激光触发开关同步特性的研究

利用高压电容放电开关试验平台,对两个氮气气体开关在266nm脉冲激光触发作用下开关的工作特性进行了研究。实验结果表明:两个开关的延时、抖动随激光能量的增加、欠压比的增大而减小。激光能量5.5mJ时,每个开关电压抖动时间达到了亚纳秒量级,但是两个开关的延时时间差大于1ns;当激光能量大于8mJ时,两开关导通的延时时间差达到了亚纳秒量级,可认为两开关同步导通。     

基于工业物联网的激光除异物装置安全管控技术

随着激光除异物技术应用的日益广泛,激光除异物装置安全管控的重要性更加凸显.首先详细介绍工作场界保护技术与防倾覆技术在激光除异物装置中的应用,然后基于物联网技术和GPRS通信技术,在详细介绍激光除异物装置网络架构及通信协议的基础上,提出基于物联网的远程控制技术的即时定位-远程控制模块.针对所提出的控制模块,开发激光除异物...     

激光聚变装置能源组件中电感作用的研究

利用等效电路分析了激光聚变装置中氙灯常数对能源组件放电参数的影响 ,调节调波电感可有效保证各路氙灯的电流和能量的一致性 ,最后提出了调波电感的设计思路     

基于不同阻抗特性的距离保护Ⅲ段整定方法

为解决距离保护Ⅲ段在发生线路过负荷情况下误动的问题,且保证在相邻变压器低压侧故障时距离保护Ⅲ段可靠作为后备保护,对基于不同阻抗特性的距离保护Ⅲ段整定方法进行分析,并提出对应的负荷限制电阻的计算方法。为验证所提出的距离保护Ⅲ段整定方法和负荷限制电阻计算方法的准确性和有效性,基于实际电网数据进行仿真,并对一起电网线路跳闸事故进行分析。仿真分析结果表明:基于正确整定的负荷限制电阻,在负荷电流和负荷角最大的情况下,距离保护Ⅲ段可靠不动作;在相邻变压器低压侧发生各种类型故障时,距离保护Ⅲ段可靠动作,准确地发挥后备保护的作用。     

基于高频振荡回路的激光触发真空开关开断特性

真空触发开关(TVS)是脉冲功率技术的重要开关器件,随着脉冲功率系统向更高工作频率的方向发展,要求TVS具有在高频回路中稳定工作的能力,因此采用LC高频振荡回路对一种新型激光触发真空开关(LTVS)进行实验研究,考察振荡回路频率、间隙电压以及初始等离子体浓度等因素对LTVS的开断特性的影响。实验结果表明,振荡回路频率增加和间隙电压升高将导致电流峰值及电流过零点变化率升高,电路未成功开断或者发生重击穿概率增加;重击穿时间间隔随间隙电压和回路频率升高而缩短;LTVS未成功开断或者发生重击穿概率与初始等离子体浓度无关。实验结果对于改善LTVS在高频回路中的稳定工作能力具有参考价值。     

多棒型激光触发真空开关时延特性的研究

介绍了激光触发真空开关(Laser Triggered Vacuum Switch,LTVS)的基本结构和工作原理,对初始等离子体的产生和扩展所涉及的物理过程进行详细分析,并对其工作在不同的间隙电压、激光波长、激光能量和极性配置下开展了一系列实验。通过对开关结构的改进提高了开关的耐流能力;间隙距离的增加,使其耐压能力得到提高;独特的触发片结构设计,降低了开关对激光能量的依赖,减少了开关的时延。     

基于LabVIEW的激光多普勒测速系统研究

激光多普勒测速技术具有非接触测量、动态响应快、精度高等优点,被广泛应用于科研领域和工业测量领域.在研究了国内外激光多普勒测速技术发展现状的基础上,提出采用虚拟仪器技术,使用图形化编程语言La妇女VIEW设计了激光多普勒测速系统.设计中简化应用程序的开发,提高应用程序的可靠性和可移植性;系统借助第三方数据采集卡的驱动函数...