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Aigtek高壓放大器在金屬微粒放電觀測研究中的應(yīng)用

時間:2025/5/8閱讀:113
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  實(shí)驗(yàn)名稱:金屬微粒放電觀測

  測試設(shè)備:高壓放大器、信號發(fā)生器、高速攝像機(jī)等。

  實(shí)驗(yàn)過程:


實(shí)驗(yàn)平臺示意圖


圖1:實(shí)驗(yàn)平臺示意圖

  本文實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示,為便于收集運(yùn)動出電極范圍的金屬微粒,將電極使用塑料螺栓懸空置于有機(jī)玻璃漏斗型腔體中,下部放置微粒收集筒,極間距設(shè)置為2cm,在空氣中開展實(shí)驗(yàn);直流電壓由信號發(fā)生器產(chǎn)生正極性信號,經(jīng)過高壓放大器放大施加在電極板上;用高速相機(jī)(觀測金屬微粒的運(yùn)動和擊穿,其中觀察微粒運(yùn)動時使用強(qiáng)光LED對高速相機(jī)進(jìn)行補(bǔ)光,拍攝氣隙擊穿電弧圖像時,使用遮光布附于腔體外表面進(jìn)行遮光。

  實(shí)驗(yàn)結(jié)果:


鋁球運(yùn)動圖像(r=1mm)


圖2:鋁球運(yùn)動圖像(r=1mm)

  采用0.5mm、1mm、1.5mm半徑鋁球驗(yàn)證微粒啟舉電壓:采用函數(shù)信號發(fā)生器逐步加壓的方式,在強(qiáng)光LED進(jìn)行補(bǔ)光的條件下使用高速相機(jī)拍攝微粒的啟舉及運(yùn)動圖像(如圖2所示),并記錄微粒的啟舉電壓值,與啟舉電壓的理論計(jì)算值進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論值基本相符。通過高速相機(jī)的觀察發(fā)現(xiàn),r=1mm鋁球在間隙d=2cm的電極間完成從下極板-上極板-下極板的一個運(yùn)動周期,耗時約為80ms。


r=1.5mm銅球擊穿圖像


圖3:r=1.5mm銅球擊穿圖像

  在遮光的條件下,使用1.5mm銅球開展實(shí)驗(yàn),逐步加壓,微粒直至擊穿仍未啟舉,屬于靜止直接擊穿。擊穿電弧從微粒的頂部垂直于上極板,如圖3所示。


r=1mm鋁球擊穿圖像


圖4:r=1mm鋁球擊穿圖像

  使用0.5mm、1mm、1.5mm鋁球及0.5mm銅球進(jìn)行實(shí)驗(yàn),逐步加壓,觀察到:達(dá)到啟舉電壓后微粒啟舉,并在兩極板間往復(fù)運(yùn)動;進(jìn)一步增大電壓直到間隙擊穿,遮光下拍攝到的擊穿電弧如圖4所示。電弧在0.8ms左右的時間熄滅,與金屬微粒的運(yùn)動周期80ms相比非常短,因此微粒的位置可看作在發(fā)生電弧的整個過程中并不改變。


r=1mm銅球擊穿圖像


圖5:r=1mm銅球擊穿圖像

  使用1mm銅球進(jìn)行實(shí)驗(yàn),逐步加壓,微粒啟舉,并運(yùn)動到上極板附近時,間隙擊穿,拍攝到的擊穿過程如圖5所示,且多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)微粒為1mm銅球時,擊穿位置只發(fā)生在微??拷蠘O板附近時,這也與本文模型分析中關(guān)于第三類擊穿發(fā)生位置的判斷相一致。

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圖:ATA-7050高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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