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气流对微秒脉冲滑动放电特性的影响

物理学报 2015年第19期64卷 225-232页

作者：牛宗涛章程马云飞王瑞雪陈根永严萍邵涛郑州大学电气工程学院郑州450001 中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室北京100190

脉冲电源驱动的滑动放电能够在大气压下产生高能量、高功率密度的低温等离子体.为了研究微秒脉冲电源在针-针电极结构中产生滑动放电的特征,本文采用电压幅值为0—30kV,脉冲宽度约8μs,脉冲重复频率为1—3000 Hz的微秒脉冲电源,通过测... 详细信息

脉冲电源驱动的滑动放电能够在大气压下产生高能量、高功率密度的低温等离子体.为了研究微秒脉冲电源在针-针电极结构中产生滑动放电的特征,本文采用电压幅值为0—30kV,脉冲宽度约8μs,脉冲重复频率为1—3000 Hz的微秒脉冲电源,通过测量电压、电流波形和拍摄放电图像,研究了微秒脉冲滑动放电的电特性.实验结果表明,随着施加电压的增加微秒脉冲滑动放电存在三种典型的放电模式:电晕放电、弥散放电和类滑动放电.不同放电模式的电压、电流波形和放电图像之间差异显著.脉冲重复频率对微秒脉冲滑动放电特性有影响,表现为当气体流量较小(2 L/min)时,类滑动放电的放电通道随着脉冲重复频率的增大逐渐集中,而当气体流量较大(16 L/min)时,类滑动放电的放电通道随着脉冲重复频率的增大逐渐分散.不同气流下重复频率对滑动放电特性的影响与放电中粒子的记忆效应和气流的状态有关.

关键词：微秒脉冲滑动放电脉冲重复频率气流量

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微秒脉冲下两电极开关的低真空击穿特性研究

真空 2023年第2期60卷 63-67页

作者：夏际炉张自成刘世飞李典耕国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073 脉冲功率激光技术国家重点实验室湖南长沙410073

针对巴申曲线在低真空范围击穿特性尚无详细研究,且只适用于均匀电场的情况,本文研究了10-3~10 Pa低真空范围微秒脉冲下两电极开关击穿特性,在真空击穿试件内进行不同球电极间隙距离的真空击穿实验,探索并总结了其击穿规律。首先,对不... 详细信息

针对巴申曲线在低真空范围击穿特性尚无详细研究,且只适用于均匀电场的情况,本文研究了10-3~10 Pa低真空范围微秒脉冲下两电极开关击穿特性,在真空击穿试件内进行不同球电极间隙距离的真空击穿实验,探索并总结了其击穿规律。首先,对不同电极间距下放电腔场强分布进行了仿真,结果显示场分布为稍不均匀场,场强最大值集中在电极球面顶点之间。然后采用光学显微镜观察实验后电极表面状态,分析了击穿场强以及离散度随真空度和电极间隙的变化规律。结果表明:阴极烧蚀比阳极更为明显,小间隙下真空击穿主要为阴极引发;击穿场强随气压不断降低而迅速增大,上升斜率先增后减,击穿场强趋于稳定,该现象与真空击穿规律相符合;真空击穿场强离散度也随真空度变大,证明真空击穿的随机性和分散性较大。

关键词：微秒脉冲真空击穿低真空

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三角翼微秒脉冲等离子体流动控制的试验研究

高电压技术 2016年第3期42卷 782-789页

作者：魏彪梁华牛中国马杰王大博李应红空军工程大学等离子体重点实验室中国航空工业气动研究院中国人民解放军95926部队

为改善三角翼在大迎角下的气动特性,进行了微秒脉冲表面介质阻挡放电(SDBD)激励在静止空气中的纹影试验、不同迎角下的PIV测速试验以及不同试验参数下的测力试验。试验结果表明:微秒脉冲SDBD可产生快速温升,快速温升在流场局部诱导产生... 详细信息

为改善三角翼在大迎角下的气动特性,进行了微秒脉冲表面介质阻挡放电(SDBD)激励在静止空气中的纹影试验、不同迎角下的PIV测速试验以及不同试验参数下的测力试验。试验结果表明:微秒脉冲SDBD可产生快速温升,快速温升在流场局部诱导产生压缩波;微秒脉冲SDBD激励可有效地控制低速三角翼大迎角下的流动分离,且随迎角增大,流动控制效果逐渐减弱直到消失;存在最佳激励频率,此时流动控制效果最好,当来流风速30 m/s时,最佳激励频率为80 Hz,无量纲频率为1,可将三角翼最大升力系数提高4.3%,失速迎角推迟2°;在同一迎角下,来流速度45 m/s时,流动控制效果较30 m/s时有所降低。

关键词：微秒脉冲介质阻挡放电三角翼失速流动分离流动控制

脉冲重复频率对微秒脉冲滑动放电特性影响的实验研究

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电工技术学报 2016年第19期31卷 191-198页

作者：牛宗涛章程王瑞雪陈根永邵涛中国科学院电工研究所北京100190 郑州大学电气工程学院郑州450001 中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室北京100190

脉冲滑动放电能够在大气压下产生高能量、高电子密度的低温等离子体，在废水处理、点火助燃、甲炕转化等领域具有广泛的应用前景。为了研究重复频率微秒脉冲电源对滑动放电特性的影响，采用自主研制的重复频率微秒脉冲电源，通过改变电... 详细信息

脉冲滑动放电能够在大气压下产生高能量、高电子密度的低温等离子体，在废水处理、点火助燃、甲炕转化等领域具有广泛的应用前景。为了研究重复频率微秒脉冲电源对滑动放电特性的影响，采用自主研制的重复频率微秒脉冲电源，通过改变电源的脉冲重复频率进行了实验研究。结果表明在大气压空气中滑动放电产生的火花通道能够顺着气流的方向沿刀型电极刃面向上滑动，最大高度和长度可以达到29mm和43mm，各火花通道彼此分散。进一步分析脉冲重复频率对滑动放电的影响规律可知，高频时（500-1500Hz），随着脉冲重复频率的增大，火花放电通道逐渐向上发展，发生火花放电的最高位置逐渐向刀型电极的27尖处靠拢。滑动放电的击穿电压逐渐减小，工作电压逐渐分散。这与驻留粒子的记忆效应和电极间隙的变化有关。低频时（1～300Hz），由于气流的作用，电极间隙内驻留的粒子较少，其记忆效应对滑动放电的影响较弱，火花通道不能沿刀型电极刃面向上滑动。

关键词：微秒脉冲滑动放电脉冲重复频率记忆效应

空气中微秒脉冲沿面放电对环氧树脂表面特性影响研究

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电工技术学报 2015年第13期30卷 158-165页

作者：刘熊林海丹梁义明章程谢庆邵涛华北电力大学保定071003 中国科学院电工研究所北京100190 国网吉林省电力有限公司电力科学研究院长春130021

为了获得常压条件下绝缘支撑材料环氧树脂的沿面闪络特性,通过微秒脉冲下连续沿面放电对环氧树脂表面造成老化损伤,获得老化前后的环氧树脂沿面闪络特性数据。在脉冲电压幅值为18 k V、频率为100 Hz、电极间距为10 mm的情况下,对环氧树... 详细信息

为了获得常压条件下绝缘支撑材料环氧树脂的沿面闪络特性,通过微秒脉冲下连续沿面放电对环氧树脂表面造成老化损伤,获得老化前后的环氧树脂沿面闪络特性数据。在脉冲电压幅值为18 k V、频率为100 Hz、电极间距为10 mm的情况下,对环氧树脂表面进行沿面放电老化处理,对不同放电老化时间下的表面形貌、粗糙度及水接触角进行测量,分析放电对材料表面的老化影响。结果发现,放电老化后环氧树脂表面疏松,且有大量突起颗粒形成,表面极易吸水。此外对老化前后的环氧树脂表面进行闪络实验,结果发现,表面闪络电压随老化时间出现先降低后升高的现象。相关实验结果及分析为研究环氧树脂的沿面耐压性能提供了一定的参数数据。

关键词：沿面闪络放电老化环氧树脂微秒脉冲表面特性

纳秒和微秒脉冲激励表面介质阻挡放电特性对比

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高电压技术 2014年第10期40卷 3091-3097页

作者：周杨姜慧章程车学科严萍邵涛中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100039 中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室北京100190 中国人民解放军装备学院北京101416

表面介质阻挡放电(DBD)在气体流动控制方面有着巨大的应用前景。利用自制的纳秒和微秒脉冲电源进行表面DBD实验,比较了电压幅值、介质厚度、电极水平间距等对两种激励下表面DBD电特性的影响并进行了分析。实验中两种电源激励的表面介质... 详细信息

表面介质阻挡放电(DBD)在气体流动控制方面有着巨大的应用前景。利用自制的纳秒和微秒脉冲电源进行表面DBD实验,比较了电压幅值、介质厚度、电极水平间距等对两种激励下表面DBD电特性的影响并进行了分析。实验中两种电源激励的表面介质阻挡放电能量均在mJ量级,上升沿瞬时最大功率达到几十kW。实验结果表明:在脉冲上升沿有多次放电,微秒脉冲上升沿放电次数比纳秒脉冲多;随着电压幅值上升,放电次数减少;介质越薄,放电越激烈,能量越大;电极水平间距对表面DBD放电有影响,间距0 mm时能量消耗最大;施加脉冲电压频率越大,放电等离子体的亮度越大;微秒脉冲放电的等离子体区域要大于纳秒脉冲放电。

关键词：表面介质阻挡放电纳秒脉冲微秒脉冲电特性能量放电等离子体

基于声光调制模式切换的宽重复频率微秒脉冲光纤放大器

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中国激光 2023年第14期50卷 22-28页

作者：胡梁钱勇李培丽周军南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院江苏南京210023 南京先进激光技术研究院江苏南京210038 中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800

设计并实现了重复频率在10 Hz~10 kHz可调的1550 nm微秒矩形脉冲光纤放大器。该光纤放大器采用双级主振荡功率放大(MOPA)全光纤结构,采用声光调制器对信号光进行调制,通过对泵浦驱动和信号光调制的脉冲波形及时序进行优化,实现了峰值功... 详细信息

设计并实现了重复频率在10 Hz~10 kHz可调的1550 nm微秒矩形脉冲光纤放大器。该光纤放大器采用双级主振荡功率放大(MOPA)全光纤结构,采用声光调制器对信号光进行调制,通过对泵浦驱动和信号光调制的脉冲波形及时序进行优化,实现了峰值功率为30 W、脉冲宽度为10μs~1 ms、重复频率在10 Hz~10 kHz范围可调的微秒矩形脉冲放大激光输出。通过优化信号光脉冲和泵浦脉冲时序有效抑制了光纤放大过程中的放大自发辐射,通过对信号光的脉冲波形进行预整形获得了较好的微秒矩形脉冲输出。

关键词：光学器件光放大器微秒脉冲铒-镱共掺光纤声光调制器主振荡功率放大器

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微秒脉冲滑动放电模式及特性研究

微秒脉冲滑动放电模式及特性研究

作者：牛宗涛郑州大学

学位级别：硕士

滑动放电是一种常见的气体放电形式,能够产生大量的低温等离子体。与传统交、直流电源驱动的滑动放电相比较,微秒脉冲滑动放电产生等离子体的电子能量更高、活性更强、点火更迅速,因此在航空领域的点火等方面有着广泛的应用前景。由于... 详细信息

滑动放电是一种常见的气体放电形式,能够产生大量的低温等离子体。与传统交、直流电源驱动的滑动放电相比较,微秒脉冲滑动放电产生等离子体的电子能量更高、活性更强、点火更迅速,因此在航空领域的点火等方面有着广泛的应用前景。由于脉冲电源上升沿较窄,有利于抑制火花通道的形成,因此本文对微秒脉冲滑动放电可能存在的放电形式及转换规律进行探究,并研究了不同放电形式的放电特性和发展规律。为后续应用提供理论支持。改变外加电压,可以获得多种放电模式。实验发现微秒脉冲滑动放电具有三种放电模式:电晕放电、弥散放电和火花放电。并研究了脉冲重复频率、气体流量和电极间隙对放电模式的影响规律。实验发现随着频率的增大,击穿电压和弥散放电的激发电压均逐渐减小。随着气流和间隙的增大,击穿电压均逐渐增大。保持外加电压不变,改变实验条件可以实现弥散和火花之间相互转换。本文从电特性、光学特性和等离子体特性三个方面分析滑动放电的特性。电特性通过测量电压、电流并计算相应功率、能量获得。光学特性从放电图像、灰度图像和光谱等方面进行研究。随着频率、气流和间隙的增大,放电图像中火花通道均逐渐分散,放电区域均逐渐增大。利用灰度图像可以对放电图像进行定量分析。此外发现光谱可以表征放电模式。等离子体特性分别从活性粒子浓度、阻抗和温度等方面进行研究。分析了N2、N2+和O变化规律。通过计算得出弥散和火花放电阻抗最小值分别为28 k?和330?。利用拟合软件得出弥散放电转动和振动温度分别为360 K和2850 K。并计算火花放电气体温度为550 K。滑动放电的发展过程通过Comsol仿真、ICCD和高速摄像机进行分析。采用Comsol仿真和ICCD对弥散放电发展过程进行分析,采用高速摄像机和纹影仪对火花通道的发展过程和滑动放电单个周期的变化规律进行研究。得出弥散放电的发展过程可以分成四个阶段,并通过正流注理论解释。单个火花通道持续时间约为33μs,火花通道不连续。滑动放电的发展过程可以分为三个阶段,并发现了捷径通道的出现,此外火花通道在安培力的作用下宽度逐渐增大。

关键词：微秒脉冲滑动放电放电模式气流状态记忆效应

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微秒脉冲大气压氦气等离子体射流阵列特性

强激光与粒子束 2014年第4期26卷 62-66页

作者：周亦骁邵涛章程方志严萍黄伟民牛铮中国科学院电工研究所北京100190 南京工业大学自动化与电气工程学院南京211816 中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室北京100190 电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 西安710049

为了深入研究等离子射流阵列的放电特性,利用上升沿1μs、脉宽2μs的微秒脉冲电源产生等离子体射流,通过电压电流波形的测量和发光图像的拍摄,研究了在针-环双电极结构下,不同电极位置以及不同重复脉冲频率下氦气等离子体射流阵列的放... 详细信息

为了深入研究等离子射流阵列的放电特性,利用上升沿1μs、脉宽2μs的微秒脉冲电源产生等离子体射流,通过电压电流波形的测量和发光图像的拍摄,研究了在针-环双电极结构下,不同电极位置以及不同重复脉冲频率下氦气等离子体射流阵列的放电特性。实验结果表明放电最初产生在阵列的两端,随着外加电压幅值的增加,中心管也会有射流产生,最终形成射流阵列。随地电极距管口距离的变远,放电电流和中心管的射流长度均呈现出先增大后减小的变化趋势(20mm处取得最大值),随着重复脉冲频率的增大,放电由不均匀的丝状放电向均匀放电转变,放电电流先减小而后保持不变。

关键词：微秒脉冲等离子体射流射流阵列放电特性重复频率