不均匀电场下的暗电流法湿度测量

提出了一种新的湿度测量的方法,将常态大气条件下的普通空气作为研究对象,分析不同空气湿度对空气间隙电晕放电的性能影响.基于不均匀放电电场理论,推导了放电暗电流与湿度之间的函数关系.建立试验系统,采用10 kV的高压电源,利用针-针电极的极不均匀场结构,在空气中获得稳定的电晕放电,测量流过器件的暗电流.理论和试验均表明,暗电流对大气湿度有较强的灵敏度和较快的响应速度,并且相对湿度变化对暗电流影响较大,湿度越大空气越容易电离,暗电流就越大,且暗电流也会随着输入电压的升高而增加.在测量暗电流过程中随着时间的推移暗电流会逐渐降低,高湿度时,暗电流变化波动大,低湿度时,暗电流变化平缓.     

针-菌液电晕放电与辉光放电实现等离子体灭菌

为满足医疗器械的灭菌要求,采用直流(DC)放电设计了一种针-菌液等离子体消毒灭菌装置.在大气压环境、室温、无外部通入气流的条件下,由0～-20000 V可调的直流负高压电源驱动,镇流电阻值12 MΩ,测试电阻值1 kΩ,在电压为-5 kV和-9.6 kV时分别产生了电晕和辉光放电.放电装置中1 mm钨针接负高压,100μL菌液接地.实验表明:在相同条件下,相较电晕放电,辉光放电的灭菌效果更好,且可在60 s内杀灭大肠杆菌和金黄色葡萄球菌.     

阵列式多针-柱电极装置实现离子风的实验与分析

为了实现一定气体流速的离子风,设计了一种新型的阵列式三排3 ×3垂直放置的针-柱电极结构放电装置.在针-柱之间间距为3mm、排与排之间间距为8 mm、镇流电阻12 MΩ、放电电阻12 MΩ、测试电阻1 kΩ、大气压环境、室温、无外部通入气流时,阵列式针-柱电极实现了稳定的电晕放电,并通过示波器记录的放电波形、数码相机拍摄的发光图像以及放电伏安特性曲线进行了验证.同时,随着阵列式排数的增加,放电电流变大,离子风风速也随之增大.该针-柱结构易于用MEMS工艺加工制作,可应用于便携式分析仪器中.     

线板式电除尘器中芒刺类电极电场特性实验研究(英文)

放电极几何形状及高压电源额定电流的选择对于电除尘器设计非常重要,为给电除尘器设计提供依据,对不同放电极对应电场特性进行研究非常必要。采用工业高压电源搭建了实验平台,对实际的BS芒刺电极和增强型RS芒刺电极对应电场特性进行了研究,观察了放电极上的电晕放电位置,测量了不同放电极对应的伏安关系及收尘极上的电流密度分布,并将实验获得的收尘极电流密度分布与Warburg理论结果进行了比较。结果表明,电晕放电主要集中在芒刺尖端,对于BS芒刺电极和增强型RS芒刺电极,其对应的收尘极电流密度均呈现非均匀分布;BS芒刺电极既可提高波谷区域电流密度,也可改善电流密度分布,但增强型RS芒刺电极无明显效果。BS芒刺电极应优先用于电除尘器前级电场,其对应高压电源的额定电流应依据0.8 m A/m2-1.0 m A/m2的平均电流密度进行确定。     

尖端导体电晕放电试验研究

电晕放电是高压电力工程及航空航天领域研究的重点及难点问题;为研究尖端导体电晕放电的辐射特点,设计了电晕放电试验模拟系统;利用测试系统及天线在微波暗室内进行了不同测试距离、不同放电电压及不同尖端导体长度条件下的试验;通过对试验数据的分析可知,电晕放电辐射信号呈衰减振荡模式;电晕放电脉冲重复率随着充电电压的增大而增加;天线接收的辐射信号能量与测试距离成反比;随着充电电压的增加,信号辐射功率呈增加趋势;试验研究结果为输变电工程、航空航天装备的电磁环境分析提供参考。     

高压电晕电流自主供能测量装置

为了能够连续检测高压直流输电线路的电晕电流信号,更好地研究高压直流传输线路的电晕电流特性,研制了一种可以通过太阳能进行自主供能的电晕电流测量装置。将太阳能光伏发电技术应用到高压环境检测设备中,通过对光伏电池输出特性的分析,利用ANSYS电场仿真技术优化出工作于高压环境中自主供能检测设备的最优结构,并对其进行了高压放电测试和实际线路测试。研究结果表明：结构优化后的测量装置表面电场强度有效降低,可以在高压复杂电磁环境中稳定工作;自主供能测量装置的供能周期有效延长,可以有效完成电晕电流长时间测量任务,使设备的工作效率得到大幅提高。     

新型辉光放电装置设计与关键参数研究

基于针-网放电结构,设计了一种新型的辉光放电装置,并研究了放电针数量、针间距、放电间距和载气流速等因素对放电稳定性、起辉电压、放电功率及放电能量密度的影响.实验表明:载气流可带走放电产生的不均匀热量,使得放电更加稳定;电极间距越小,起辉电压越低,越容易向火花放电过渡;针间距越大,单针的放电功率也越大.放电能量密度不仅受针间距的影响,还受到放电针数量的影响.     

CMO S电容式湿度传感器的测量电路分析与仿真

对与CMOS工艺兼容的电容式湿度传感器的测量电路进行了分析和仿真,为后期的湿度传感器流片成功提供了有效的保证。该湿度传感器系采用梳状铝电极结构,聚酰亚胺作为感湿介质。比较不同的测量方法,得出最优的测量电路。对测量电路进行理论推导后,对其进行模拟,得出了输出电压与相对湿度的关系图。最后,对该湿度传感器进行版图设计,并分析其后加工工艺。     

基于自组织神经网络的紫外电晕检测状态评定

针对传统紫外成像法的局限性,提出了一种有效进行紫外电晕检测的状态评定方法.通过设计构建的单通道紫外成像系统采集的图像信息,结合环境因素,提取了在一定时间间隔两种不同电晕放电状态的电子崩性放电面积、流注性放电面积、流注性放电重复次数以及湿度的4个特征参数,并在此基础上,建立了自组织特征映射神经网络的高压设备电晕状态评估模型.测试结果达到预期效果,具有良好的准确性和稳定性,为高压设备的运行状况诊断带来实际意义.     

基于虚拟弹簧模型的柔性针穿刺仿真研究

在分析柔性针受力和挠曲的基础上,建立二维空间上柔性针穿刺软组织的虚拟弹簧模型,得到针体和针尖轨迹的数学模型。使用Matlab工具软件对针尖轨迹在不同情况下进行仿真。仿真实验结果表明,柔性针弹性变形量对针尖走向影响较小,影响针尖走向的主要因素是纵向控制坐标和针座与水平线初始夹角,且两者的叠加效应最终影响柔性针走向,可以为机器人辅助针穿刺操控提供理论基础,结合软组织变形研究,能够实现柔性针穿刺的轨迹规划和避障运动。     

液态电极发射光谱技术在金属离子检测中应用的研究

研究了采用液态电极等离子体光谱技术来实现金属离子检测的新方法。所建立的测试系统由如下部分组成:被测溶液构成的液态电极、固态对电极、高压发生装置和便携式光谱仪等。液态电极的优点是可以在常温常压下产生放电,并且也不需要复杂的液态样品进样系统,在现场检测等方面具有较大的应用前景。文中研究了放电的各种参数,如放电电压、放电电流、溶液pH值等对元素的光谱发射效率的影响。采用该测试系统,对Na 的检测限为0.1mg/L,而对Li ,K ,Mg2 ,Ca2 等离子的检测限为1mg/L。     

基于随机共振的纳米碳管气体传感器的研究

基于气体电晕放电原理,利用纳米碳管独特的物理结构和尖端发射效应,提出了一种新型的纳米碳管离子型气体传感器.采用阳极氧化铝模板法生长的定向纳米碳管阵列所构成的传感器,纳米碳管和电极是一体的,简化了器件结构和工艺.在外加直流电压激励下,纳米碳管顶部形成很强的非均匀电场,在电压相对低的情况下能很容易地电离气体,根据气体的击穿电压和放电电流来实现对单一气体和确定性混合气体的检测.为了提高检测混合气体的灵敏度,创新地在检测回路中引入随机共振发生装置,有效地提高了混合气体浓度检测的范围.实验中还分析了温度、湿度对传感器的影响,对该传感器的性能也作了评价.实验结果表明该传感器具有选择性好、体积小、响应时间快、灵敏度高、稳定性好,室温操作等优点,而且实现方便,操作简单,有较大的实用价值.     

基于湿度控制的室内空气净化器高压电源设计

分析了环境湿度大小对高压电使用的影响,设计了一种基于湿度控制的静电式空气净化器高压电源,采用微功率非隔离方式实现AC-DC转换,经过自激推挽式DC-AC升压电路和倍压整流电路获得两路高压输出,通过PIC单片机控制数字电位器X9241控制电压输出。实现了220 V交流电输入,两路电压为5 kV和10 kV的高压输出,并依据采集到的环境湿度信息,自动调节输出电压大小。经试验测试表明,该电源输出电压可控性好、体积小、成本低、功耗低,有效保证了电源在不同湿度环境中的使用安全。     

直流试验线段用阻波器的参数优化设计

阻波器安装在试验线段和高压试验电源之间,可隔断来自高压试验电源的谐波干扰,同时阻止试验线段上的电晕电流流入电源侧,对准确测量直流试验线段的无线电干扰具有重要作用.首先,基于EMTP软件,建立了阻波器和试验线段的仿真计算模型,研究了阻波器各参数取值变化对电晕电流衰减效果的影响,推荐采用阻波器参数设计方案.接着基于ANSY...     

基于AFM探针的电晕放电研究

针对扫描探针显微镜与质谱联用系统中的采样方式,提出了利用原子力显微镜(AFM)探针进行电晕放电解吸附的采样方案.运用ANSYS软件对AFM导电探针进行了有限元仿真,电场分析表明间距100 μm加1 kV高压时的AFM探针周围场强在0.32 ～62.4 V/μm间,验证了利用其产生电晕放电的可行性;通过实验观察了电晕放电...     

基于MATLAB的高压电容器直流局部放电检测

高压储能电容器在出厂试验中需要有效的检验手段,在使用和存贮中绝缘状况老化的判断也需要有效的检测方法,直流局部放电检测是解决上述问题的有效手段。通过检测高压电容器的直流局部放电信号,分析其信号参量可以对其状况进行有效的评估。该检测基于Matlab软件,通过调用ActiveDSO,用PC机控制示波器,在MATLAB环境中获取示波器采集的数据并进行数据分析。试验结果表明不同状况的高压电容器的局部放电信号参量具有明显不同。     

微腔结构介质阻挡放电的仿真与实验研究

为了深入研究微腔结构介质阻挡放电(MDBD)的放电机理,搭建了基于介质板表面网格微结构电极装置的实验平台.在分析MDBD微放电过程的基础上,提出了基于电压控制电流源(VCCS)的等效电路来模拟MDBD微放电气隙的动态变化.利用Matlab建立动态仿真模型,并对MDBD的放电特性进行仿真,得到了MDBD放电时的电压电流波形和Lissajous图形.同时,对MDBD的放电特性进行实验研究,并将仿真与实验结果进行对比,验证了MDBD动态仿真模型的准确性.进而利用仿真模型分析计算了不同电压幅值下平均放电功率和放电通道传输电荷量,结果表明,通过仿真计算和实验测量得到的结果及其变化规律是一致的.