脉冲电流冲击力对电极间距的影响

利用时变场理论和瞬态动力学方程建立了电极及其支撑结构的瞬态耦合模型,分析了瞬态电磁场各参数的分布特点,并求解了电极及其支撑结构的动态响应状态参数。计算结果表明:玻璃钢支撑结构对于脉冲电流形成的冲击力载荷具有很好的缓冲作用;低弹性模量支撑材料在脉冲上升沿和峰值阶段均会产生波动性形变,但该波动性形变对电极间距不会造成太大的影响。     

电极间距对ZnO基MSM紫外光电探测器性能的影响

利用金属有机物化学气相沉积法在蓝宝石衬底上制备了ZnO薄膜。利用Au电极,在ZnO薄膜上制备电极间距不同的金属-半导体-金属结构紫外光电探测器。发现随着电极间距从150μm降至5μm,探测器响应度呈现出从15 mA/W到75 mA/W的明显提高。同时,随着电极间距的减小,器件的I-V曲线线形发生了显著改变。这被归结为电极间距变化改变了器件耗尽区宽度和电极间电阻造成的结果。     

脉冲强激光冲击力学效应的数值模拟

利用一维理想弹塑性流体动力学模型和有限差分方法，研究了激光辐照固态靶材时产生的形成和衰减过程以及动态断裂。     

大脉冲电流下钨铜电极水和空气中的烧蚀特性

针对水中、空气中脉冲放电条件下金属电极烧蚀速率及烧蚀机理差异,对脉冲大电流作用下水中、空气中钨铜电极的烧蚀特性进行了对比研究。在保证放电电流波形一致性的前提下,通过采用高精度天平测量并获取了水中、空气中钨铜电极的阴、阳极烧蚀速率及总烧蚀速率,并对电极表面进行了二次电子观察和背散射电子观察分析。结果表明,大脉冲电流作用下,水中钨铜电极烧蚀较空气中更为严重,钨铜电极的烧蚀主要是金属蒸发引起的汽相侵蚀。由于水介质较空气具有不可压缩性,水中放电电弧集中,电极表面电弧斑点处电流密度和电流作用时间较空气中更为严重,同时由于水中脉冲放电时发生的高温物理化学反应,是造成水中电极烧蚀要高于空气中的根本原因。     

大功率变流器脉冲电流的计算

为了适应核聚变实验的要求,在下一代托卡马克的设计中需要变流器输出瞬时高强度脉冲电流为大型电气设备提供动热稳定等型式试验。提出一种将电源系统阻抗等效到整流变压器二次侧并结合变流器两端电压变化关系的方法,建立了大功率变流器的等效电路模型。在不同电气参数下计算得出了相应的多台变流器并联的总输出电流。以1000 kA为目标,给出了符合条件的电气参数计算过程和结果。该结果作为给定参数下的极限条件,使得在大功率变流器脉冲电流设计时有了最低设计阈值,为后续的变流器器件选型和结构设计奠定了基础。     

用于测量毫微秒脉冲电流的磁通计

磁通计是一个被低电感电阻短路的自积分单匝线圈。由于它具有时间响应快,抗干扰能力强,不影响束流传输等优点,主要用于测量脉冲电子束加速器的二极管发射电流。同时,也可做为电流探针,用来监测其它快速变化的电流。     

脉冲电流波形对固体电枢滑行性能的影响

利用一种小型脉冲功率系统的脉冲形成网络进行波形调制,得到了锯齿、凸顶和平顶脉冲电流波形,利用这三种脉冲电流开展了导轨型电磁驱动系统中的固体电枢滑行实验,通过测量电枢极限出口速度,比较了不同脉冲电流波形对固体电枢滑行性能的影响。结果表明：电流变化急剧的锯齿波形在较低的充放电能量下就会引起固体电枢与导轨界面接触失效,发生烧蚀现象,因而不利于固体电枢的滑行; 相同充放电能量条件下,凸顶波形比平顶波形得到的固体电枢出口测速高,即效率更好; 平顶波形可使固体电枢承受更高的充放电能量,且平顶波形比凸顶波形的极限出口测速高; 三者相比,平顶波形最有利于固体电枢与导轨良好接触,电枢的滑行性能表现得最好。     

脉冲电流探头的时域标定研究

介绍了一种Rogowski线圈脉冲电流探头时域标定和标定数据处理的方法,将脉冲法时域标定的结果和频域标定结果进行了比较。针对电流探头的低频失真,采用系统辨识方法建立了测量系统的动态模型,并对探头输出信号的失真进行校正。实测数据验证了所建模型的有效性,设计出的数字补偿滤波器可将测量系统校正为一理想的比例环节。     

脉冲电流探头的时域标定研究

 介绍了一种Rogowski线圈脉冲电流探头时域标定和标定数据处理的方法,将脉冲法时域标定的结果和频域标定结果进行了比较。针对电流探头的低频失真,采用系统辨识方法建立了测量系统的动态模型,并对探头输出信号的失真进行校正。实测数据验证了所建模型的有效性,设计出的数字补偿滤波器可将测量系统校正为一理想的比例环节。     

基于固态Marx叠加器的脉冲电流源设计

基于固态Marx叠加器结构, 提出了一种使用电感作为储能元件的新型电流源设计。为此改变了固态Marx叠加器的基本单元结构, 阐述了设计原理, 给出了控制方式, 并进行实验验证了其可行性。此电流源能够产生拥有良好平顶、快速上升沿和下降沿的窄电流脉冲, 且不受一定范围内变化的电阻负载的影响;同时本电源还具有控制方式简单、运行可靠等特点。     

水中脉冲放电金属电极烧蚀机理

采用板-板电极, 在放电间隙距离为2 mm、放电电流峰值为22 kA条件下, 对黄铜、钨铜电极的烧蚀特性进行了对比研究。利用高精度天平测量放电过程中的电极质量损失, 分别获取了阴极、阳极及总的平均烧蚀速率。通过放电后电极表面微观形貌、微观元素组成的分析及液体中金属离子的含量分析, 对水中脉冲放电金属电极的烧蚀机理进行了探讨。结果表明, 水中脉冲放电时, 钨铜电极的抗烧蚀性能明显高于黄铜电极。黄铜电极的主要烧蚀是以中心的大量孔洞及其边缘的波纹结构为表现形式的液体金属的溅射;钨铜电极的突出物及较平整的表面暗示了气相侵蚀的作用。以电弧的焦耳热效应为催化剂, 钨铜与水的电化学反应更为强烈, 因此电化学腐蚀是水中放电电极烧蚀的形式之一。     

线缆系统电磁脉冲效应测量系统研制和试验

分析了实验室瞬态X射线产生的系统电磁脉冲(SGEMP)效应测试所面临的技术问题,提出了解决方法、措施以及实验室模拟瞬态X射线的SGEMP模拟试验方法。通过电子屏蔽、电磁屏蔽、光电隔离、信号对称提取等特殊技术处理,解决了SGEMP效应模拟试验方法和测量系统抗X射线、抗电磁辐射等技术问题,并在大型瞬态X射线模拟源上,测出了瞬态X射线辐照时金属腔内线缆的SGEMP效应波形及幅值。     

线缆系统电磁脉冲效应测量系统研制和试验

分析了实验室瞬态X射线产生的系统电磁脉冲(SGEMP)效应测试所面临的技术问题,提出了解决方法、措施以及实验室模拟瞬态X射线的SGEMP模拟试验方法。通过电子屏蔽、电磁屏蔽、光电隔离、信号对称提取等特殊技术处理,解决了SGEMP效应模拟试验方法和测量系统抗X射线、抗电磁辐射等技术问题,并在大型瞬态X射线模拟源上,测出了瞬态X射线辐照时金属腔内线缆的SGEMP效应波形及幅值。     

短波接收天线系统核电磁脉冲注入试验

为评估高空核电磁脉冲(HEMP)对某型短波接收天线系统的威胁,对包含浪涌保护器在内的天线前端设备进行HEMP传导注入试验。采用纳秒级快前沿方波源和双指数波电流源,分别测试不同浪涌保护措施的快脉冲响应。结果表明,主要由于天线末端的气体放电管在高过压比下很快动作(1 ns量级)、信号浪涌保护器内瞬态电压抑制器(TVS)限幅、信号传输设备内放大器饱和限幅等多重作用,注入幅度约3.5 kV的快前沿方波、电流峰值1.8 kA的双指数波(20/500 ns)脉冲都能及时泄放,只在传输设备输出端产生一个幅度饱和(< 3 V)、持续μs量级的干扰信号。对这一类低工作电压天线系统,利用基于市售浪涌保护器的多重防雷措施能够同时实现对核电磁脉冲传导环境的防护。     

双极晶体管的系统电磁脉冲与剂量率综合效应

建立典型半导体器件系统电磁脉冲与剂量率综合效应计算模型,对在瞬态X射线辐照下电缆末端典型n+-p-n-n+结构的双极晶体管负载的系统电磁脉冲与剂量率综合效应进行研究,得到了综合效应现象,分析了综合效应机理,总结了综合效应规律。在系统电磁脉冲与剂量率综合效应作用下,双极晶体管内部,由于载流子数量剧增,其反向击穿阈值降低,综合效应比单一效应更易造成双极晶体管的毁伤。编制的系统电磁脉冲与剂量率综合效应计算程序可用于分析电子学系统中其他类型半导体器件的效应机理与规律。     

轴向脉冲电流对射流线性不稳定性的作用

为了提高电磁被动装甲对聚能射流的防护能力,利用叠加原理和磁流体线性不稳定理论,在轴向脉冲电流作用下建立了射流运动线性扰动控制方程,并对射流箍缩和扭曲不稳定性增长率随粘性、时间的变化规律进行了分析,得到了射流不稳定增长率和射流的变形规律,并利用数值方法得到了射流变形的计算公式。最后通过直径39.2 mm破甲弹进行静破甲试验,通过后效板射流入射孔的大小验证了脉冲电流对射流的箍缩作用;利用具有初始弯曲、直径为1.75 mm铜丝模拟了脉冲电流对射流的扭曲作用,通过铜丝的变形验证了脉冲电流对射流的扭曲作用。实验结果证实了理论分析的正确性。     

脉冲电流作用下枢轨接触面瞬态摩损量计算

基于固体导热原理和多物理场耦合理论,推导出电枢表面瞬态磨损量计算方程,同时提出接触电阻和瞬态接触力的计算方法。在此基础上,总结并提出电枢瞬态磨损量的计算方法,并利用此方法分析了磨损量随着接触长度、宽度的变化规律：枢轨接触面的磨损主要分布在前端边缘以及两侧边缘,沿着接触长度方向,磨损量越来越小,沿着接触宽度方向,磨损量先减小后增大,中间部分磨损较小。电枢表面磨损率计算结果与美国德克萨斯大学高技术研究所的实验结果吻合较好,为建立电枢磨损量与转捩之间的关系奠定理论基础。