Z箍缩实验装置高压低抖动Marx发生器

 中物院的初级实验平台(PTS)低抖动Marx发生器由60个标称电压为100 kV、电容量为1 mF电容器和30个低抖动环轨式场畸变开关构成,采用以S型线路为基础的超前触发型电路。近千次实验结果表明：在工作欠压比71%、触发电压200 kV的条件下,Marx发生器的建立时间175 ns,抖动极差小于±10.0 ns,均方根抖动小于7.0 ns。Marx发生器的串联电感13.5 mH,串联电阻3.2 W,在电容器充电80 kV时,实验测得输出电压4.3 MV, Marx发生器电压建立时间175 ns,与电路模拟结果（输出电压为4.6 MV,电压建立时间160 ns）吻合良好。     

计算机辅助透镜阵列合成全息术的研究

基于合成全息照相和计算机图形学原理,提出利用计算机制作初级体视图序列的方法,并与线阵透镜相结合,实现了计算机和光学联合制作体视全息图.研究了线阵透镜的成像规律和三维数据的计算机显示原理,获得了计算机制体视图与透镜阵列成像的对应关系,根据该对应关系设计了计算程序,并进行了实验验证.     

脉冲功率装置的脉冲形成单元

为了建造多路同步输出的脉冲功率装置，研制了单路验证性样机。该样机的脉冲形成系统包括主同步开关、脉冲形成线和脉冲输出开关。研究包含脉冲形成线的绝缘设计校验，装置脉冲形成单元的抖动及其与主同步开关击穿延迟时间的抖动和脉冲输出开关抖动的关系。     

快速检测细菌总数的便携式生物荧光传感器

细菌数与细菌中三磷酸腺苷(ATP)含量成比例,可通过生物荧光法检测细菌中ATP含量,间接获得细菌总数.研制了一种便携式生物荧光传感器,可依次进行细菌ATP的提取和检测,最终实现对细菌总数的快速检测.以十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)作为细菌ATP提取剂,当CTMAB浓度为5 mmol/L、提取时间2 min、中和剂浓度为5 mmol/L时,ATP提取效率最高.在优化的实验条件下,传感器响应光强与细菌总数线性相关,线性范围58～5.89×10.7 cfu/mL,相关系数达0.979.传感器检测结果与传统方法吻合,线性相关系数为0.873,满足现场使用要求.从加样到ATP提取到最后获得检测结果所需总时间小于5 min.所研制的传感器具有操作简单、易于携带、成本低,适用于食品卫生质量控制、环境检测等领域的细菌总数现场检测.     

脉冲功率装置的脉冲形成单元研究

 介绍了所研制的脉冲功率装置的组成、脉冲形成单元的设计以及脉冲形成单元实验研究结果。研究了包含脉冲形成线的绝缘设计校验、装置的脉冲形成单元的抖动及其与主同步开关击穿延迟时间的抖动和脉冲输出开关的抖动的关系。实验结果表明：在3.6 MV脉冲电压作用下,脉冲形成线的前后尼龙隔板未出现表面闪络等绝缘问题,脉冲形成线的绝缘满足设计要求。主同步开关的抖动1.6 ns,脉冲输出开关的抖动小于3.1 ns,脉冲形成单元的整体抖动小于3.0 ns,满足装置同步性能要求。     

多级串联LTD中开关自放电故障耦合特性实验

基于50级模块串联的LTD单路样机,开展了开关自放电故障耦合影响实验,获得了开路和短路负载下、不同位置LTD模块内单只开关自放电对其余LTD模块的电压耦合影响规律。结果表明,两种负载条件下,LTD模块内单只开关自放电时在其余模块内耦合的电压幅度均较低,且LTD距离越远电压幅度越低。在±83 kV的单只开关自放电电压下其相邻模块内耦合的最大电压幅度约2.43 kV（对应电压波动约3%）。     

透皮无创血糖监测技术中的关键电化学问题研究

本研究分析并解决了在透皮无创血糖监测技术中的几个关键电化学问题.针对葡萄糖传感器的线性范围,提出使用新的校正方程标定葡萄糖传感器,使得传感器的线性范围增加到原来的20倍以上.针对透皮无创血糖监测中特有的"有限空间",建立了新的扩散模型进行分析,确立了适于无创血糖检测的采样时刻.针对传感器长时间血糖监测中电极损耗,提出"电极掩膜"的概念,避免了传感器电极的失效.在解决以上关键问题后,得出了较好的动物实验数据.以有创检测值为对照,97个无创血糖值中,70.10%的数据属临床准确,29.90%的数据为临床相对准确.本研究为透皮无创血糖监测技术的实现和优化奠定了基础.     

绝缘栅型双极晶体管串联匀压并联匀流模拟分析

 绝缘栅型双极晶体管(IGBT)采用串联和并联方法构成大功率开关组件能够有效提高工作电压和电流,是实现开关重频高功率应用的主要技术途径,同时也存在着动、静态的匀压、匀流问题。从电路层面详细分析了IGBT串并联运行时导致电压、电流不均衡的主要原因及其表现,研究了动静态不均衡的发展过程及其影响因素,针对性地提出了电阻/电容/二极管（RCD）缓冲网络及电流平衡变压器等匀压、匀流措施,解析推导出了IGBT串、并联模块的设计判据,建立了相应的等效电路模型,对所提出的解决方案进行了仿真验证。仿真模拟结果表明,所提出的方法是可行可靠的。     

遗传算法结合自适应阈值约束的ICP算法

根据传统ICP算法存在的缺点,提出了一种遗传算法结合自适应阈值约束优化的ICP位姿估计方法。采用统计学滤波和区域增长分割算法对原始点云进行预处理,去除离群点并得到各混乱工件的点云集;针对ICP易陷于局部最优的问题,利用遗传优化算法对点云进行粗匹配,得到目标点集相对于参考点云的初始位姿;针对迭代速度较慢的缺点,提出了一种自适应阈值约束法,利用点对距离约束和法向量夹角约束去除局部大变形点,在保证实时性的同时提高了位姿估计的精度。实验表明,该方法能够在84.5ms内定位一个工件,位姿估计误差达0.39mm,满足实时性和抓取精度要求,能够为工业机器人随机箱体抓取提供理论依据与指导。     

同轴-三平板型水介质脉冲输出开关实验研究

 设计了用于脉冲功率装置的4 MV水介质同轴 三平板型输出开关。该脉冲功率装置将由24路相同的独立模块组成，每路模块由Marx发生器、中间储能器、激光触发气体开关、脉冲形成线、水介质脉冲输出开关、脉冲传输线等组成。水介质脉冲输出开关是同轴 三平板结构水介质多通道自击穿开关，由输入输出电极、预脉冲屏蔽板和连接部件组成。进行了有预脉冲屏蔽板结构和无预脉冲屏蔽板结构的自击穿水开关实验研究。有预脉冲屏蔽板结构开关的输入、输出电极都是半球电极，直径分别是8 cm和5 cm；无预脉冲屏蔽板结构开关为针 板结构，输入电极为平板电极，输出电极为直径3 cm的电极棒。Marx发生器充电70 kV，开关的击穿电压为3 MV，放电电流为450 kA。在3 MV等级的击穿电压下，有预脉冲屏蔽板结构开关的抖动约6 ns，没有预脉冲屏蔽板结构开关的抖动减小至3 ns。