高热流、浸泡冷却超导线稳定性的实验研究

本文介绍了截面积2×10mm~2、铜超比13.1的大截面、高铜比超导线的稳定性能,对不同磁场、不同扰动能量下导体的稳定行为进行了实验研究,并与理论计算值进行了比较。     

用于糖尿病并发症研究的极低频脉冲磁场设计与实现

糖尿病作为一种终身代谢性疾病,并发症高达一百多种。研究表明,脉冲磁场能促进胶原纤维沉积,改善胶原纤维排列和取向,有助于糖尿病伤口愈合,能有效地促进糖尿病患者的溃疡静脉愈合。为了进一步探索脉冲磁场在糖尿病治疗中的场强、脉冲宽度、频率和治疗时间,本文提出了一种脉冲磁场发生方案,应用此方案设计了基于STM32单片机控制的低频脉冲磁场发生装置,其可以输出0~100Hz连续可调,最大磁感应强度100m T的脉冲磁场。利用ANSYS软件进行仿真,确定并优化磁场产生线圈的结构与尺寸。用STM32单片机对磁场进行控制,设计出相应的硬件及其接口,实现了对磁感应强度的实时控制与检测。通过选择开关器件、设计线圈和续流回路等措施减少脉冲磁场宽度,通过对螺线管线圈结构的设计,减少线圈发热对生物实验的影响。试验表明,该装置操作简便,性能稳定可靠,已在糖尿病并发症治疗的研究中得到应用。     

快前沿脉冲磁场测量系统研制

针对高空核电磁脉冲(HEMP)模拟器建设和效应研究中脉冲磁场测量的需求,介绍了一种快前沿脉冲磁场测量系统的设计、标定和使用过程。首先,依据等效电路分析了电小环天线的测量原理和频率特性;其次,建立了小环天线数值计算模型,研究了其脉冲接收特性;然后,通过电路模拟的方式研究了电路参数对测量结果的影响;最后,设计了一种快前沿B-dot传感器,结合积分器和光纤传输系统构建了一套快前沿脉冲磁场测量系统,测试了其性能指标,并在高空核电磁脉冲模拟器下取得了应用和验证。结果表明:该测量系统上升时间小于1 ns,满足快前沿脉冲磁场测量需求。     

低温等离子体去除空气中NO2技术的研究

用针—板电极实验研究了影响脉冲放电等离子体去除NO2效率的主要因素:正脉冲电压的去除效率远高 于负脉冲;脉冲峰值电压越高效率越高;随着NO2初始质量浓度的增加,去除效率呈现为先增后减的非单调曲线。 还首次研究了磁场对NO2去除效率的影响及其规律,实验表明磁场能有效提高NO2的去除效率。     

永磁材料开磁路测量方法及其准确性

讨论了永磁材料开磁路测量中一些影响测量结果的因素及所采取的控制措施。重点研究了磁滞后效应对测量结果的影响。表明用脉冲磁强计(PFM)测量钕铁硼圆柱样品时,由于磁滞后效应,出现了内稟矫顽力HCJ偏高的现象。此外,还引述了永磁材料开磁路国际比对测量的结果。从这些测量结果可知,由于局部退磁场的存在,振动样品磁强计(VSM)并不适于各向同性永磁铁氧体小球样品B-H特性的测量。     

高库仑量大电流脉冲闭合开关的研制

脉冲能源系统的关键元件之一是高库仑量大电流的脉冲闭合开关。该文设计改进了轴向磁场控制的旋转电弧开关，没有触发电极，并且采用电流在轴向沿内电极均匀分流和磁镜磁场的结构设计，使电弧稳定在电弧稳定区。详细分析电弧的受力，给出开关电弧的理论旋转速度，开关的电极、磁场线圈和触发系统的优化设计保证开关具有良好的工作性能。对开关的大电流试验的回路进行了方案和参数设计，在基本特性试验后开关共进行了7次大电流试验，发现开关电极烧蚀非常轻微，有明显的电弧旋转痕迹。实验结果表明采用电流在轴向沿内电极均匀分流和磁镜磁场的结构设计，使电弧稳定在电弧稳定区，电弧不会像前版开关中一样很快的被轴向力推向端部，减轻了端部绝缘被电弧损坏的可能。     

传输线脉冲发生器研制及其对电路板抗静电放电干扰的测试

为研究静电放电对电路板的干扰,利用传输线脉冲发生器提供激励脉冲,并配合测试探头,对电路板进行干扰测试,并以一单片机系统为测试对象进行干扰研究。首先,根据传输线脉冲生成原理,用同轴电缆、水银继电器及高压源设计和制作了1个传输线脉冲发生器,并将脉冲波的上升时间控制在1 ns以内;然后,分别用电场探头、磁场探头和注入探头建立了激励信号与被干扰对象之间的电场、磁场和传导耦合,通过试验观察了其耦合干扰信号,并研究了测试单片机系统的抗干扰特点。通过研究及测试得出:为保证传输线脉冲发生器的脉冲上升时间的要求,应选择快速继电器,控制好继电器与同轴电缆的连接以减少寄生参数的影响;用传输线脉冲发生器配合电场、磁场和注入探头进行测试,可以探查电路板的局部抗干扰薄弱环节;测试的单片机系统的抗干扰特点体现在:其局部区域对磁场干扰较敏感,晶振引脚和复位引脚对直接注入干扰更敏感。     

二氧化锰制备工艺及其性能研究

以高锰酸钾(KMnO_4)和硫酸锰(MnSO_4·H_2O)为原料,氯化铁(FeCl_3)为铁源,分别制备二氧化锰(MnO_2)粉末、磁场辅助MnO_2粉末和磁场辅助铁掺杂MnO_2粉末。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射(XRD)分别对样品的形貌和结构进行表征,并使用电化学工作站测试样品的电化学性能。测试结果表明,脉冲磁场环境和铁离子掺杂都明显改善了MnO_2的电性能。当电流密度为2 A/g时,脉冲电磁场辅助得到的铁掺杂MnO_2的比电容为992 F/g。     

电磁发射用高温超导空心脉冲变压器

为了研究高温超导空心脉冲变压器的可行性,建立了由5个超导双饼绕组组成的空心脉冲变压器模型.采用磁场计算与电路分析相结合的方法,即在用有限元法分析磁场并计算反映绕组间电磁耦合的电感矩阵的基础上列写电路方程,分析了两种不同的绕组联接方式.在理论计破算的基础上,制作了由5个高温超导双饼绕组组成的实验用空心脉冲变压器.在实验变压器二次绕组短路的情况下进行了冲击试验.由于受到环流的影响,实验结果部分与期望值相符,对高温超导空心脉冲变压器的设计具有一定参考意义.     

微秒级强脉冲磁场的产生和测量

给出了强脉冲磁场的产生方法和单匝线圈产生磁场的理论计算 ,并且用微分环法和法拉第磁光效应法对单匝线圈产生的磁场进行了测量 ,测量结果与理论计算值相符。     

适用于脉冲电声法的ns级超窄高压脉冲发生器的研制

对于电声脉冲法空间电荷测试系统中的高压脉冲电源,论文提出了采用脉冲形成线及振荡电路原理来实现超窄高压脉冲。论文在对脉冲发生原理及形成线的参数对波形影响进行了详细论述与分析的基础上,对超窄高压脉冲电源进行了制作和测试。从测试的结果可以看出,基于脉冲形成线原理的高压脉冲发生器能够形成稳定的超窄高压脉冲(ns级),其脉冲宽度随脉冲形成线的长度增加而线性增加,可适用于不同空间分辨率的电声脉冲法空间电荷测量系统。     

二氧化锰制备工艺及其材料电化学性能研究

利用氧化还原法分别制备二氧化锰(MnO_2)粉末、磁场辅助MnO_2粉末和磁场辅助铁掺杂MnO_2粉末。研究了工艺改进及掺杂处理对材料的形貌、结构及电化学性能的影响。测试结果表明,脉冲磁场环境和铁离子掺杂都明显改善了MnO_2的电性能。当电流密度为2Ag~(-1)时,脉冲电磁场辅助得到的铁掺杂MnO_2的比电容为992Fg~(-1)。     

磁场溅射+磁场退火对Ce_9Fe_(91)薄膜高频软磁性能的优化

为了研究磁场溅射和磁场退火对材料磁性能的影响,用磁控溅射制备了几组CeFe薄膜,分别为衬底不加磁场的样品(No)和溅射时衬底加磁场的样品(FS),No和FS样品在外部磁场作用下分别在260℃、360℃热退火处理得到的样品。通过比较磁滞回线和高频磁谱,发现No样品磁退火之后各项性能几乎没变化。而磁场溅射的样品矫顽力更大,面内单轴各向异性场也更大,共振频率变化不大。磁场溅射之后再磁场退火显著地降低了CeFe薄膜的矫顽力,增大饱和磁化强度,增高共振频率。因此最有效的方法是同时利用磁场溅射和磁场退火来提高CeFe薄膜的软磁特性和高频截止频率。     

轴向磁场控制的旋转电弧开关的研制

开关在脉冲功率技术中极其重要，其已成为制约脉冲功率技术发展的主要技术瓶颈。为了满足高电压、大电流、高电荷转移量、电极烧蚀小、寿命长的要求，文中设计了一个由轴向磁场控制的旋转电弧间隙开关，研究了其电磁场分布及轴向磁场下电弧的运动机制，并进行了初步实验。结果表明此开关中的电弧确实在轴向磁场控制下做旋转运动，且运动速度很快，不需要对触发脉冲进行陡化就能得到纳秒级脉冲。实验放电波形比较稳定，分散性为2ns；开关电极表面的烧蚀小，有利于延长开关的寿命；开关工作参数为：电压23kV，单脉冲能量0.314MJ，峰值电流100kA，电荷转移量27.3C/脉冲。     

磁场退火对CoFe2O4微粒形貌及磁性能的影响

采用化学共沉淀法合成材料,分别在0.1T和0.5T的磁场下800℃退火制备了CoFe2O4颗粒样品,系统研究了磁场退火对样品形貌和磁性能的影响.X射线衍射(XRD)谱和扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明,磁场退火后样品结晶度变好,因磁场诱导而生成较圆润的圆形颗粒.磁测量结果表明,磁场下退火制备的样品反位缺陷减少,从而...     

主磁场饱和对电压源逆变器——感应电动机传动系统稳定性的影响

本文介绍了一个计及气隙主磁场饱和效应的感应电机的计算机仿真模型。这个新的感应电动机饱和模型被用来模拟一个电压源逆变器(VSI)传动系统,并用这个新的系统模型预测了该系统的不稳定运行范围。由新模型计算出的结果与实验和用惯用的线性化模型计算出的结果对比表明,饱和效应对传动系统小讯号特性及大讯号特性(瞬态)均有着十分重要的影响。长久以来存在的用小讯号理论对电压源逆变器传动系统动态不稳定性进行预测中的理论与实践某些偏差问题在这里得到了解决。     

不同磁感应强度的微秒脉冲磁场对卵巢癌细胞SKOV3的影响

雷电μs脉冲电磁场的危害越来越严重,却鲜有人研究此μs脉冲电磁场对人的影响。为研究μs脉冲磁场的生物电磁效应机制以及对人体健康的影响,使用人卵巢癌细胞株SKOV3作为实验对象,采用实验室自制的μs脉冲磁场发生器产生不同磁感应强度的μs脉冲磁场(磁感应强度为1~200 m T,上升时间为800 ns,脉冲宽度为8.4μs,频率为8 Hz)处理细胞3 d时间,每天间隔12 h时间处理1次,每次处理时间为1 h。处理结束后24 h时间分别使用噻唑蓝(MTT)和流式细胞术(flow cytometry method,FCM)来检测细胞的增殖抑制率和凋亡率。结果显示:增殖抑制率与脉冲磁场的磁感应强度不呈现趋势变化关系,且增殖抑制率均低于5%,μs脉冲磁场对SKOV3细胞的增殖抑制率不具有统计学意义(概率P0.05);肿瘤细胞的凋亡率与脉冲磁场的磁感应强度也不呈现趋势变化关系,且凋亡率均低于12%,脉冲磁场对SKOV3细胞的凋亡也不具有统计学意义(概率P0.05)。研究结果揭示:不同磁感应强度(1~200 m T)的μs脉冲磁场对卵巢癌细胞SKOV3无显著影响。     

向心式变截面脉冲涡轮变工况计算方法

介绍了变截面无叶蜗壳脉冲涡轮的变工况计算方法。利用Ｚ６１１０型柴油机与变截面涡轮匹配的试验数据,对涡轮进行了热力计算,计算结果与实测值符合较好。     

基于感应叠加技术重频脉冲源的研制

具有亚微秒上升前沿的高压大电流重频脉冲源在生产和科研领域有着广泛应用,由于导通电流大、工作电压高,脉冲源一般选用气体火花开关。由于气体电离的恢复特性,普通气体火花开关难以做到较高频率下的重复导通。氢闸流管开关由于特殊的工艺结构,具有稳定可靠的触发和快速的脉冲上升前沿,适宜作为重频脉冲源的开关。介绍了基于感应叠加方法用较低工作电压的氢闸流管开关获得数倍高压输出的重频脉冲的原理,分析了同轴屏蔽输出结构磁场的分布以及高压重频源的实现方法。     

脉冲磁场发生器中用Braunbeck线圈的分析

研制一台用于肿瘤治疗的脉冲磁场发生器的关键单元是磁场线圈的设计和研制。为设计一种均匀区域更大、均匀度更高、工作更稳定的磁场线圈,在总结课题组前期工作的基础上,提出用一种4线圈系统的Braunbeck线圈替代传统的Helmholtz线圈。并对Braunbeck线圈的几何参数和中心磁场进行了理论计算、用COMSOL Multiphysics有限元软件进行内部磁场分布仿真以及研制出实物并对其性能进行了实测,结果显示该Braunbeck线圈工作性能稳定,磁场均匀度>95%的区域达到了在线圈径向-0.18～0.18m、轴向-0.17～0.17m之间,较课题组前期设计的Helmholtz线圈有了较大改进,为后续医学实验奠定了基础。