基于RLC/RC模型的火花能量计算方法研究

目的:实现火花能量的精确计算。方法:建立一种包含可变火花电阻与火花电感的等效放电模型，搭建一种宽放电能量范围的静电火花发生装置，对比不同放电能量下拟合曲线与实际放电曲线差异。结果:在欠阻尼情况下，通过模型计算的放电能量与UI积分法计算的放电能量偏差在0.6%～3.2%范围内；在过阻尼情况下，形成稳定火花通道时间段内放电能量占全部放电能量比例约95%,在该时间段内，通过模型计算的放电能量与UI积分法计算的放电能量偏差在0.2%～4.3%范围内。结论:通过可变火花电阻与火花电感的等效放电模型可实现火花能量更精确的计算。     

火花试验装置灵敏度参数测得值的不确定度评定

火花试验装置是依据国家标准GB/T 3836.4-2021要求进行设计,用于本质安全型电气设备的火花试验的检验设备。火花试验装置的灵敏度检查是每一系列火花试验前进行点燃符合性标校的依据,其爆炸性试验混合物浓度的配比、标定电路参数与内嵌仪表精度的准确性直接关系着矿用防爆电气产品的安全使用。我国目前尚没有火花试验装置的检定规程。为评定灵敏度参数测试的可靠性,提高测得值之间的可比性,对测试过程中的影响因素进行了分析,建立测量模型,对火花试验装置灵敏度参数测得值进行不确定度评定。     

三轴激光陀螺放电状态监控

对三轴激光陀螺的结构及串扰现象作了简要介绍,提出了放电状态监控电路的必要性.基于所设计的高压稳流电源电路,提出在高压电源每一稳流支路加入一路模拟开关,来控制稳流和状态监控的时序,从而通过监测采样电阻的端电压来实现放电状态的监控,并详细阐述了三轴放电状态监控电路的软硬件实现.最后对电路进行了实验测试,三轴激光陀螺在5s内的点燃率达到100%,电流的长期稳定度优于1×10-4,验证了状态监控电路的可行性和可靠性.     

高压纳秒放电脉冲参量的计算

根据等效放电回路、火花电阻公式以及巴邢定律，推导出了高压纳秒脉冲参量（脉冲幅值、半高宽）与储能电容、放电管管内气压以及管内电极间距之间关系的解析式。公式与实验能较好地吻合。     

2.4GHz负电容电路设计及仿真

设计了一个应用于2.4 GHz频段的负电容电路,并对其进行了理论分析和仿真分析.与以往的负电容电路相比该电路使用一个基准电阻替代基准电流源,从而简化了电路;同时,电路中还引入了分压电阻,分压电阻的引入起到了稳定电路、降低功耗的作用.采用TSMC 0.25μm工艺,在ADS下进行仿真.通过对电路的优化,最后可以得到一个中心频率为2.45 GHz、带宽为1.2 GHz、最大容抗为2.8 kΩ的负电容电路;整个电路的功耗只有4.2 mW,预示着该电路具有很好的应用前景.     

高压纳秒放电脉冲参量的计算

根据等效放电回路，火花电阻公式以及巴邢定律，推导出了高压纳秒脉冲参量与储能电容，放电等管内气压以及管内电极间距之间关系的解析式。公式与实验能较好地吻吻合。     

用于变频噪声吸收的压电声学超材料

提出基于压电声学超材料的吸声单元结构和电路，通过调节压电并联负阻抗电路实现吸声频率移动。吸声结构由质量块、压电层合板和刚性背板组成，压电并联电路包含负电容和负电阻电路。通过建立包含吸声结构声阻抗和电路阻抗的吸声系数分析模型，获得吸声频率与负电容的关系函数，并通过模型的稳定性分析确定吸声频率可调范围。单元样件的数值仿真和声管实验表明，负电容电路可将样件单元的吸声频率从1 130 Hz移动到910 Hz，负电阻电路可以补偿吸声系数到0.9以上。仿真与实验结果在可调频率范围内基本一致。     

半导体桥动态阻抗的试验研究

利用电容放电加载,通过测试半导体桥两端电压以及流过半导体桥的电流随时间的变化曲线,获得了半导体桥动态阻抗随输入能量变化的曲线.根据动态阻抗能量曲线以及半导体桥作用过程,提出半导体桥动态阻抗与输入能量之间的关系应分四段表示,分别对应于阻抗正温升、阻抗负温升和熔化、汽化以及等离子体产生等几个阶段,并且分别可用线性公式和指数衰减公式表示.试验结果表明,在高加载速率、无能量损失情况下,所提出的四段式能够很好地拟合试验确定的半导体桥动态阻抗输入能量曲线.     

基于峰值检测的电火花能量测量方法

目的:针对示波法测量火花能量存在测量复杂、成本高昂等问题,提出了一种基于峰值检测的可集成、低成本的测量方法。方法:依据传统的电火花放电曲线符合衰减的正弦周期性函数,故可利用峰值检测电路检测多个峰值点,反向还原电火花放电曲线过程,并积分求取点火能量。通过Multisim、MATLAB仿真得出峰值检测电路能够很好地跟随与捕获峰值电压。结果:在粉尘云最小点火能量测量平台的基础上搭建电路测量系统,设计实验进行验证,表明该方法用于测量火花能量具有较好的效果。结论:此方法的测量结果与示波法测量结果对比,误差在34%以内。     

影响火花试验装置点燃能力因素的探讨

从本安火花试验的要求出发,结合IEC火花试验装置的结构,集中探讨了影响火花点燃能力的两个重要因素:装置自身参数和爆炸介质.详细分析了火花试验装置回路参数的总电阻值、电感量及电容量、电极的尺寸、电极材料和电极分断速度对火花点燃能力的影响;以及在试验过程中,爆炸性气体混合物的成分、温度、湿度、流速、初始压力及大气环境等对火花点燃能力的影响.在使用和维护火花试验装置时,综合考虑这些因素,能够提高火花试验装置的火花点燃能力,保证装置的灵敏度、稳定性和试验的成功率,达到减轻检验人员的工作量,提高检验效率,节约检验成本的目的.     

一种电子雷管发火电路开关驱动的研究

介绍了一种电子雷管点火头发火电压检测仪中的发火电路开关的设计与优化。试验表明使用NMOS或CMOS反相器驱动电容放电式火工品的发火电路开关,电容放电式发火电路开关的导通过程时间1μs,开关导通过程中的电容能量损失〈0．8％。     

重新评价基于充放电原理的微电容测量电路

基于充放电原理的电容测量电路是目前微电容测量中广泛采用的一种测量电路，其最大的特点是电路具有抗分布电容特性且简单实用。本文对基于充放电原理的微电容测量电路进行了深入研究，利用微分方程的数值解法，通过计算机仿真得到了各种参数对电路的影响。     

基于LM3S615的RLC测试仪

本设计通过简单的R—C振荡电路、L-C振荡电路,通过测量振荡电路的频率,来计算电阻、电容、电感的大小。由于系统需要使用多路输入捕获模块来对输入的频率计数,本设计选用了TI公司的Cortexm3系列微控制器LM3S615为主控制器,由于其具有高速、低功耗、功能强大等特点,因此设计出来的电路简单、性能稳定、功耗低。本系统通过三个按键选择所测对象的类型,由软件实现档位自动切换,并由LCD显示所测电阻、电容和电感的值。     

TEM模式同轴谐振腔低气压放电蒙特卡罗仿真和实验研究

随着无线通信系统高频小型化的发展趋势,对微波滤波器设计提出更为严苛的要求。其中功率容量作为衡量滤波器性能的重要指标,在滤波器尺寸不断缩小的情形下面临严峻的挑战。谐振器作为滤波器基本组成单元,对单一谐振器的功率容量准确预测十分重要。本文针对工作频率在2.6 GHz的TEM模式同轴谐振器,将电容加载的耦合结构近似为平行平板结构,利用单粒子蒙特卡罗方法仿真获得同轴谐振器临界击穿电场,实现了对该结构同轴谐振腔的低气压放电功率阈值仿真预测。对所设计同轴谐振腔开展低气压放电实验研究,获得了100～1000 Pa气压范围内击穿功率阈值随气压的变化关系实验曲线,并验证了单粒子蒙特卡罗仿真预测方法的准确性。     

脉冲偏压下电弧离子镀等离子体负载的等效电路模型及其定量表征

为了解决电弧离子镀(AIP)工艺中脉冲偏压电源与AIP等离子体负载间的匹配问题,结合脉冲偏压下AIP工艺实验,运用等离子体鞘层理论、电路理论和仿真模拟技术,得到AIP等离子体负载本质上是由鞘层引起的容性负载,在电路中可以等效为电容和电阻相并联的单元;根据AIP等离子体鞘层演化的特性,将AIP等离子体负载的等效电容表征为与时间无关而只与脉冲偏压幅度和等离子体相关参数有关的量,AIP等离子体负载的等效电阻,可以在直流偏压下通过测量与脉冲偏压幅值对应的AIP等离子体负载电流来确定.经验证,本文建立的AIP等离子体负载的等效电路模型及其定量表征是有效性的.     

基于充放电原理实现的小电容测量电路

本文提出利用电容的充放电原理,用恒流源对小电容进行充、放电,利用被测电容电压与标准电容电压的差来确定被测电容的值,并用Pspice／OrCAD对其进行验证。实验结果表明对1pF-50pF的小电容在采样频率为100kHz进行测量时误差在妣以内。是一种采样频率高、精度高、测量方法简单的小电容测量电路。     

一种 LCR自动测量系统

为了方便于测量电阻、电容、电感值的大小,本文设计了一种基于单片机的LCR测量系统。该系统可以将电阻、电容和电感加在对应的测量电路上转化为频率信号,将频率信号送入AT89S52的计数端,通过定时和计数可以计算出信号的频率,根据频率和待测参数的关系反演出被测参数。该系统简单、实用,具有一定现实意义。     

脉冲偏压下电弧离子镀等离子体负载的等效电路模型及其定量表征

为了解决电弧离子镀（AIP）工艺中脉冲偏压电源与AIP等离子体负载间的匹配问题，结合脉冲偏压下AIP工艺实验，运用等离子体鞘层理论、电路理论和仿真模拟技术，得到AIP等离子体负载本质上是由鞘层引起的容性负载，在电路中可以等效为电容和电阻相并联的单元；根据AIP等离子体鞘层演化的特性，将AIP等离子体负载的等效电容表征为与时间无关而只与脉冲偏压幅度和等离子体相关参数有关的量，AIP等离子体负载的等效电阻，可以在直流偏压下通过测量与脉冲偏压幅值对应的AIP等离子体负载电流来确定。经验证，本文建立的AIP等离子体负载的等效电路模型及其定量表征是有效的。     

干法刻蚀中射频等离子体电特性的研究

射频功率为50～500W（1．56MHz）、气压为1．3～13．3Pa的氩和四氟化碳放电气氛中，测量了阻抗、直流自编压和峰－峰电压。测量结果表明，这种放电可以采用电容与电阻的串、并联来描述。同时研究了离子轰击两个电极的能量比率，指出过去被广泛假设的离子轰击能量的比率与电极面积比的四次方关系并不相符。     

镁合金微弧氧化的负载模型及仿真分析

为了确定镁舍金微弧氧化负载对电源形式及参数的要求,基于电化学和电弧物理理论,对单极性和双极性脉冲输出方式下的负载波形进行分析,建立了负载等效电路模型。微弧氧化负载呈现极强的电容性,其负载模型可简化为1个电容和2个电阻等效的一阶RC系统。通过构造电阻可调的强制放电回路,用matlab软件对负载波形曲线进行参数拟合,对等效电路简化模型参数进行了定量分析。所得模型中电容和电阻的数值与计算机仿真结果相符。