闪电AR谱的多重分形特性分析及放电类型的识别

对闪电时域波形的分形研究由于忽略了其频率特性,致使复杂多变的闪电过程的全部特性无法得到充分表征。针对此问题,本文将多重分形理论引入到现代谱估计中,提出了一种基于AR(auto-regressive)谱的闪电电场信号的多重分形特性分析及放电类型的识别方法。首先基于AR模型谱估计法获得闪电电场信号的功率谱,然后,通过多重分形去趋势波动分析(multifractal detrended fluctuation analysis,MF-DFA) 法验证了闪电AR谱序列具有多重分形特性,并进一步对AR谱序列的Hurst指数以及多重分形谱进行了讨论,最后将相关参数作为闪电信号的有效特征值输入支持向量机进行了云闪(intracloud lightning) 和地闪(cloud-to-ground lightning,CG) 不同放电类型的识别。实验结果表明,本文方法对云、地闪信号的有效识别率达到了94%以上,该研究成果对闪电的特性研究与自动化识别技术均具有一定的参考价值。     

无线传能机车人体电磁环境安全研究

随着无线电能传输技术在铁路系统的应用,电磁安全问题引起越来越多人的关注。为了有效评估乘客及司机在无线传能机车内的电磁安全问题,该文利用三维电磁仿真软件构建无线传能系统辐射下车内人员电磁环境模型,研究处于车厢内不同位置的司机和三名乘客（乘客A、乘客B、小孩）暴露的磁场强度、电场强度和电流密度的分布情况。结果表明：位于司机室的司机感应电场强度最小,其感应电场强度值为2×10^-5V/m;乘客A感应电场强度为最大,其最大值达到0.55V/m;乘客B所处的车厢连接风挡处磁场强度最大,其最大值为2.78A/m;感应电流密度最大值出现在乘客B的腹部位置,其最大值为13.7μA/m²。所有计算结果均低于国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）导则的电磁场限值,说明位于车内的司机和乘客都是安全的。最后通过现场测试得到的数据与数值计算结果对比,结果较为吻合,进一步验证了仿真的正确性。     

改善多雷区110kV复合绝缘子耐雷水平的方法北大核心CSCD

为减少多雷区用110 kV复合绝缘子雷击闪络次数,文中在110 kV复合绝缘子上加装悬浮中间均压环,研究其是否具有提升绝缘子耐雷水平的作用。试验测定了正负极性标准雷电冲击电压下的U50击穿电压,并使用高速摄影仪记录了放电过程。结合电场仿真,对得到的试验结果进行了讨论。结果显示,靠近正极性固定电位均压环布置的悬浮中间均压环具有提升绝缘子耐雷水平的作用,文中布置方式下最高提升约10%,并伴随有绕过均压环放电现象的发生。结果表明,采用悬浮中间均压环可以提高110 kV复合绝缘子耐雷水平,对后续设计高耐雷水平复合绝缘子有指导意义。     

电压互感器手车复合绝缘失效及电场分布的研究北大核心CSCD

复合绝缘是空气绝缘开关设备小型化设计的一种重要绝缘方式。复合绝缘结构的PT(电压互感器)柜运行情况表明,该类型产品的绝缘故障率较高,特别是在湿度和污秽联合影响下,因绝缘结构设计不当的产品很容易产生局部放电,进而引发相间短路。究其原因,绝缘隔板是相间短路的"桥梁"。文中对一起24 kV PT手车三相短路事故原因进行了详细分析,通过电场仿真结果可以看出:在复合绝缘结构中,高压对绝缘板之间的距离是复合绝缘结构设计的关键。文中的故障分析以及电场分析为新产品开发与故障诊断提供了有益的参考。     

直流电场下特高压背风子导线过冷雨滴碰撞系数研究*

特高压直流输电线路在高海拔或低气温环境下易发生覆冰现象。由于迎风与背风导线的间距较小,雨滴轨迹及背风导线流场会受到迎风导线的影响。然而,针对碰撞系数或覆冰特性的研究多集中在单根导线风场大小、雨滴粒径等关键参数,鲜见涉及电场条件下分裂导线背风子导线碰撞系数的讨论。为此,结合拉格朗日法对雨滴撞击背风子导线表面的过程进行数值分析。利用ANSYS Fluent中的电磁场模块对分裂导线施加电场,分析了电场强度、导线间距及导线夹角等参量对碰撞系数的影响。研究表明：电场强度在0~50 kV/cm的范围内,导线碰撞系数几乎呈线性衰减,衰减率约为55%;电场场强大于50 kV/cm时,碰撞系数衰减幅度进一步增大。随着导线间距的增加,背风子导线的碰撞系数逐渐升高,随后保持不变。导线夹角不为0°时,风速4 m/s工况下的碰撞系数平均值约为0.6543,最大幅度为1.9%,风速10 m/s工况下的碰撞系数平均值约为0.8395,最大幅度仅为1.2%,碰撞系数几乎不发生改变。     

空间电荷及金属颗粒对换流变阀侧套管的电场分布影响

换流变压器阀侧套管承受交、直流复合电压,对套管的性能和质量有严格的要求。直流电压下,不同介质界面处空间电荷积聚会引起局部电场的畸变,金属颗粒的存在也会大幅提高局部场强,二者均会降低套管的绝缘性能。文中根据换流变压器阀侧套管的结构,采用有限元分析软件,建立了阀侧套管的仿真模型,分析了加入空间电荷后不同类型电压下套管的电场分布以及金属颗粒对局部电场的影响。结果表明,直流电压下介质界面处空间电荷更容易积聚,交直流复合电压下空间电荷能够引发套管内部局部电场的畸变。与交流电压相比,直流电压下金属颗粒对局部电场的畸变程度影响更大,在SF₆气体中金属颗粒对电场畸变程度的影响大小与其所在位置的关系不大。     

基于石墨烯电容器件的可调控全固态脉冲激光器研究

为了改变石墨烯可饱和吸收体恒定的光学吸收效应,通过微电子打印工艺制备了一种吸收特性可控的新型石墨烯电容器件,并以超低电调制功率（<1 nW）实现了全固态脉冲绿光激光器输出特性的灵活调控。采用等离子体增强化学气相沉积法制备了石墨烯薄膜,通过喷墨打印、点胶、烘干等流程制备了电压可控的圆环阵列式石墨烯电容器件,该器件具有较好的光学吸收调控效果,通过改变栅压,可将非线性调制深度从4.0%提升至6.9%。将石墨烯电容器件应用于Nd∶YVO₄全固态激光器系统中,实现了波长为532 nm的脉冲激光输出,保持吸收泵浦功率为1.78 W不变,当栅极电压从0 V增加至60 V时,可将输出激光的脉冲宽度从1.1μs压缩至345 ns,对应的重复频率从101 kHz提高到312 kHz。     

熔体静电纺的电场分布对三维自组装聚对苯二甲酸乙二酯纤维膜形貌的影响

熔体静电纺可自组装三维锥状纤维膜。借助ANSYS软件模拟熔体静电纺反纺工艺不同参数(纺丝电压、接收距离、接收板面积)条件下的电场分布,探讨电场分布对熔体静电纺三维自组装聚对苯二甲酸乙二酯(PET)纤维膜几何结构与纤维形貌的影响。结果表明,在单喷嘴-平板结构模型中,提高电压将整体增强空间电场强度,同时电场不均匀性也被放大,所纺三维PET纤维膜尺寸(底面积、厚度、质量)有所增加,纤维膜锥角变小,纤维直径明显下降;接收距离的改变对接收板表面的电场影响显著,随着接收距离的增加,纤维膜尺寸有所减小,当接收距离较小时,纤维膜顶端锥角仅为56°,而纤维直径变化不大;接收板面积的缩小可以改善喷嘴与接收板间及接收板表面电场分布的均匀性,纤维膜尺寸增加,纤维膜锥角逐渐变小,纤维膜表面的镂空现象明显,所纺纤维平均直径稍有减小。     

S型异质结BiOBr/ZnMoO4的构建及光催化降解性能研究

光催化被广泛用于去除水中的难降解有机污染物,但是由于光生电子和空穴的复合率高,抑制了半导体光催化剂的催化活性。本研究通过简便的溶剂热法成功制备了一种BiOBr/ZnMoO₄复合材料。通过结构分析、原位XPS、功函数测试、自由基捕获及电子顺磁共振(ESR)实验等证实了BiOBr/ZnMoO₄复合材料形成了S型异质结。实验结果表明,适当ZnMoO₄含量的BiOBr/ZnMoO₄异质结可以显著提高BiOBr的光催化性能。与纯BiOBr、ZnMoO₄相比,质量分数15%BiOBr/ZnMoO₄在可见光下表现出最佳的光催化活性,双酚A的光催化降解率达到85.3%(90min),环丙沙星的光降解速率常数分别是BiOBr的2.6倍和ZnMoO₄的484倍。这可归因于BiOBr和ZnMoO₄之间形成了紧密的界面结合和S型异质结,使得光生载流子可以实现有效的空间分离和转移。这项工作为定向合成Bi基S型异质结复合光催化材料提供了一种...     

微型折叠式三维电场传感器

提出一种基于柔性衬底和三维组装方法的新型三维电场传感器.利用柔性衬底的折叠,构建一种互相垂直的新型三维电场传感器,研究了测量空间电场时的耦合,提出解耦算法,标定灵敏度矩阵,实现了空间电场三个方向分量的准确测量;通过一系列的温湿度实验研究了三维结构的形变,证明了三维电场传感器结构稳定可靠.实验结果表明:所研制的三维电场传感器不仅能消除耦合干扰,实现空间电场分量的准确测量,测量误差在3.61％以内;而且通过新的三维组装方法,大大减少了三维电场传感器的质量、体积,折叠工艺简化了三维传感器的组装,有利于批量化生产.