强激光与粒子束
2024, 36(4): 043014
强激光与粒子束
2024, 36(4): 043011
1 大连理工大学 电气工程学院,辽宁 大连 116024
2 中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
3 天府创新能源研究院,成都 610000
4 国网综合能源服务集团有限公司,北京 100052
全膜脉冲电容器是脉冲功率系统的重要储能单元,其寿命影响着整个系统的可靠性。在脉冲工况下,全膜脉冲电容器的失效多为突发失效,且寿命的分散性较大。为探究全膜脉冲电容器老化失效机理,开展了其寿命试验及电场与温度场的仿真。利用LTD基本放电单元(Brick)实验腔体对电容器进行寿命测试并获得失效电容器,分析了失效电容在不同故障形式下的失效原因,并利用有限元分析软件对电容器局部“电场易畸变”区域进行了电场仿真,说明上述区域存在的畸变电场是发生绝缘介质击穿的主要原因;对电容器进行温度场分析,发现电容器温度与充放电频率成正相关,温度最高点位于电容器几何中心处附近,在充放电频率较低时,电容器温升不明显,说明在较低充放电频率下,电容器绝缘介质老化以电老化为主,而非热老化。
全膜脉冲电容器 寿命试验 老化 电场畸变 失效机理 all-film pulsed capacitor life test aging electric field distortion failure mechanism 强激光与粒子束
2024, 36(2): 025020
1 上海理工大学 机械工程学院,上海 200093
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所,江苏 苏州 215163
通过调节反向偏置电压可以改善电场渗透对质谱仪的影响,提高质谱仪的分辨率。为了满足质谱仪对脉冲电场的不同要求,提出了一种可以同时输出两路极性相反脉冲电场的脉冲电源,且高压正脉冲叠加幅值可调的直流负偏置电压。该电源只需一个充电源便可以产生正负两路脉冲电场。分析了串联开关同步驱动效果,随后通过增加补偿绕组和并联电阻优化了串联电容的分压不均的问题,并验证一个磁芯加多个副边绕组的方案可进一步降低充电电压不均。最终实现了4个电容器的充电电压与平均电压相差不超过0.1%。搭建了一台4级的电源样机,实验表明,其可以在容性负载上产生一路幅值为0~1.5 kV、脉宽为2~10 µs可调的高压正脉冲且叠加幅值为0~−200 V的反向偏置电压,和一路幅值为0~−1.5 kV、脉宽为2~10 µs可调的高压负脉冲,频率高达10 kHz,正负脉冲的前沿均小于30 ns,脉冲波形平稳。该脉冲电源结构紧凑,并且输出电压、脉宽、频率均连续可调。
高压脉冲电源 脉冲发生器 脉冲电场 方波脉冲 谐振充电 high-voltage pulsed power supply pulse generator pulsedelectric field rectangular pulse resonant charging 强激光与粒子束
2024, 36(3): 035002
武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,湖北 武汉 430081
基于时域有限差分法仿真模拟了毫米级超材料的中远红外光谱响应,并结合电场散射效应分析了毫米方形图案的边缘电场分布对红外反射率的影响。通过参数扫描法优化得到了方形单元的最优厚度。将边缘区域离散化为独立单元,并将x、y方向分别设置为完美匹配层(PML)、periodic边界条件,通过迭代计算及加权叠加获得了毫米方形超材料的红外光谱响应及电场分布。结果表明,该超材料在2~16 μm内的红外反射率保持在81.9%以上,最高可达87.05%。当图案占空比相同时,单元周期的减小增强了超材料边缘区域的电场散射效应,导致其在8~10 μm远红外波段内的反射率保持在84.25%以上。实测结果与仿真结果较好地吻合,这为毫米级红外辐射抑制超材料的设计提供了新的思路。
光学设计 毫米级超材料 电场散射效应 时域有限差分法 中远红外高反射
1 北京邮电大学电子工程学院, 北京 100876
2 中国联合网络通信集团有限公司, 北京 100048
3 中讯邮电咨询设计院有限公司郑州分公司, 河南郑州 450007
4 中兴通讯股份有限公司, 广东深圳 510000
5 中国铁塔股份有限公司河南省分公司, 河南平顶山 467035
为更好地表征 5G基站电磁辐射水平, 本文针对电磁辐射预测方法进行研究, 提出了一种基于广义回归神经网络 (GRNN)模型的基站电磁辐射环境表征方法, 对基站周围的理论最大辐射点接地平面处的瞬时宽带电场强度进行预测。在给定天线发射功率、5G基站与其理论最大辐射点的距离和数据传输时间的情况下, 利用 80%的数据作为训练集, 20%的数据作为测试集, 所得平均绝对百分比误差(MAPE)为 0.087 1, 运行时间为 3~5 min, 表现出较好的预测精确度和较快的运行速度。与其他模型进行对比, 预测精确度和求解效率大幅提高, 且随着基站周围区域面积增大, 优势愈发明显, 具有很好的场景适用性。
基站电磁辐射 GRNN模型 电场强度 电磁环境表征 electromagnetic radiation of base station GRNN model electric field strength electromagnetic environment characterization 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(11): 1357
一种微光像增强器的抗电磁干扰能力弱,不能通过电磁兼容(electromagnetic compatibility, EMC)试验,因此推测其在战场的复杂电磁环境下很可能出现同试验结果一样的现象,即荧光屏闪烁、高亮、熄灭等,可能干扰夜视观察。为了满足 EMC要求,本文首先进行电磁兼容试验摸底,基于试验结果分析该像增强器的 EMC设计薄弱环节,确定了影响 EMC的关键因素,其次开展高频滤波、金属屏蔽和低阻抗接地等设计技术,最终在 200 V/m强电场抗干扰试验中,该微光像增强器在全频率范围内稳定显示,通过了测试,具备了抗电磁干扰能力。
微光像增强器 电磁兼容 电场辐射干扰 image intensifier, EMC, electric field radiation i
河北大学物理科学与技术学院, 河北省光电信息材料重点实验室, 河北 保定 071002
Trichel脉冲放电为电晕放电中一种常见的不稳定现象。 为了进一步揭示Trichel脉冲的放电特性和放电机理, 本文利用针板放电结构, 在气压为600 Pa的空气环境下研究了Trichel脉冲放电的光学特性。 在平均电流为20~300 μA范围内, 放电分为Trichel脉冲放电模式和正常辉光放电模式。 在Trichel脉冲放电模式下, 平均极间电压随着平均电流的增高而降低; 正常辉光放电模式下, 平均极间电压随平均电流的增高基本保持不变。 实验拍摄并得到了不同平均电流时的发光图像, 从阴极针尖到阳极平板区域分为负辉区、 法拉第暗区、 正柱区和阳极辉区。 随着平均电流的增加, 负辉区、 正柱区以及阳极表面的发光增强, 负辉区体积基本保持不变, 法拉第暗区长度逐渐增加, 正柱区长度逐渐缩小。 在Trichel脉冲消失时, 负辉区发光向阴极针尖收缩, 正柱区向阳极板贴近, 并且两个区域发光明显增强。 利用光谱仪在300~800 nm波长范围内测量得到了不同平均电流时的发射光谱。 其中在300~450 nm波长范围内的发射光谱强度较高, 为氮分子的第二正带系(C3Πu→B3Πg)和氮分子离子的第一负带系(B2Σ+u→X2Σ+g); 在650~800 nm附近发射光谱较弱, 为氮分子的第一正带发射谱(B3Πg→A3Σ+u)。 在此基础上, 根据N2(C3Пu→B3Пg )第二正带系发射光谱拟合得到了不同平均电流时氮分子的振动和转动温度。 结果表明, 分子振动温度和转动温度均随平均电流的增加而增加, 分子振动温度在3 900~4 500 K, 分子转动温度在430~450 K。 同时利用氮分子离子谱线391.4 nm和氮分子第二正带系谱线394.2 nm强度比计算得到了不同平均电流时的电场强度。 随着平均电流的增加, 电场强度升高, 在145~200 kV·m-1范围。 当Trichel脉冲消失时, 针尖附近分子振动温度和电场强度出现较为明显的升高。 此现象表明针尖附近的电子能量和电子密度随着脉冲的消失也出现了明显的升高。
Trichel脉冲放电 发射光谱 分子振动温度 电场强度 Trichel pulse discharge Emission spectra Molecular vibrational temperature Electric field 光谱学与光谱分析
2023, 43(10): 3041
为获得有效的 T型电缆终端接头劣化缺陷在线监测方法, 首先仿真分析了 T型电缆接头在典型气隙受潮缺陷下的电场分布特性, 提出了基于电场信号变化的缺陷监测识别方法; 搭建了试验平台, 以现场实际案例为对象, 开展了受潮条件下 T型电缆终端接头电场信号监测试验, 对所提方法进行了验证。研究结果表明, 对于劣化的 T型电缆终端接头, 当湿润足够充分时, 空间电场有效值增幅达 200%; 而当内部受潮导致局部放电时, 空间电场有效值增幅可达 5~6倍。通过对比监测位置空间电场强度的上升速率, 可以识别 T型电缆接头是否出现劣化迹象。
T型电缆接头 受潮缺陷 工频电场 沿面放电 电场监测 T-typecableterminal wetdefect powerfrequencyelectricfield surfacedischarge electricfieldmonitoring