电子束焊接电子枪电子光学系统设计

电子光学系统的设计是电子柬焊接电子枪设计的核心技术．介绍了电子柬焊接电子枪电子光学系统的组成,分析了电子束束斑构成的4种主要物理因素．根据局部真空电子柬焊接技术的要求,依据已给定的参数,通过计算得到了电子束会聚半角、光路尺寸、磁透镜的参数和结构．在此基础上设计完成的电子枪,达到了1)加速电压60kV,电子束束流134mA,即电子枪功率为8kW;2)电子枪在工件上的束斑尺寸,理论上设计计算直径为1．3mm,用AB试验法实测束斑直径为1.6mm;3)设计完成的电子光学系统满足了局部真空电子束焊接技术应用电子枪的需求;4)设计完成的电子枪集成应用于局部真空电子束焊机．经试验验证,设计完成后的8kW电子枪满足局部真空电子束焊接的要求。     

e型电子枪中非均匀磁场偏转系统的聚焦特性研究

利用永磁铁结构的偏转聚焦系统产生的非均匀磁场,改进了目前e型电子枪电子束偏转聚焦特性,同时缩小了枪体体积,减小了功耗.采用边界元法与等效磁荷法,模拟了偏转聚焦系统的非均匀磁场,再利用龙格一库塔法模拟出电子在该系统中的运动轨迹.为获得良好的聚焦特性,电子发射速度和发射位置应进行优化选择,同时电子束保持水平出射.研究结果表明:电子枪阳极板端点与阴极灯丝中心点保持水平可满足电子水平出射;非均匀分布的磁场对e型电子枪中电子束具有良好的聚焦作用;所设计的偏转聚焦系统在电子束流为50～100 mA时,束斑小于3 mm.     

35kV链式STATCOM及其应用

35kV/8Mvar链式直挂STATCOM已研制完成并投入运行,采用星型接线和自励启动。该装置的各链节采用自取电及互取电技术,可在单个链节故障时自动旁路从而实现了不停电(N-1)运行;整个STATCOM采用了综合优化载波移相PWM、分相瞬时电流控制和基于电压差值的直流电压平衡的控制方法,实现了动态无功输出;为满足变电站功率因数考核要求,该STATCOM装置还采用了与变电站VQC系统协调控制的策略。经实际测试,装置效率可达99%以上,链节间直流电压的不平衡度在3.3%以下;在系统电压跌落时STATCOM的无功输出响应时间小于10ms,可有效支撑系统电压;能较好地与VQC系统协调运行,实现了功率因数稳定控制。试验结果及现场运行数据表明该链式STATCOM的各项性能指标都达到了预期的目标。     

低功率信号驱动的相对论速调管研究

在相对论速调管放大器中, 由于弱调制电子束通过中间腔会激发较强微波场来实现电子束群聚, 在调制腔和输出腔之间增加中间腔可以有效降低注入微波功率, 提高放大高增益, 然而这种中间腔, 尤其是多个中间腔, 会导致器件中高次模的激发, 影响器件工作模式的正常工作, 产生微波脉冲缩短等现象. 根据高次模激发的正反馈过程, 采取相应措施可以提高其阈值电流, 使其大于工作电流, 从而避免高次模对工作模式的影响; 由此设计了一个电子束参数为5 kA, 电子能量600 kV、高增益S波段相对论速调管, 模拟微波输出功率1.1 GW, 注入微波功率6.8 kW, 相应增益为1.6×10⁵.     

一种高性能电子枪的设计

通过增大聚焦极口径以提高电子束的利用率,保证阴极发射的电子全部打到荧光屏上,以实现提高亮度的目的.同时在聚焦极与阳极之间增加一个自由电位电极,该电极电位受聚焦极与阳极静电电压感应,形成界于聚焦极与阳极间的电压,该电压在电子枪内形成了另一个聚焦极,从而使从阴极发射出的电子在经过聚焦极聚焦后又进行了一次会聚,因而进一步提高了电子枪的分辨率.     

5兆电子伏工业用电子直线加速器设计

我们设计了一台5兆电子伏工业用电子直线加速器。加速管由聚束段和光速段构成,采用定α结构。本文描述了工作特性、聚焦磁场及电子枪设计的计算方法和结果。也给出了一些对结构设计有用的横向运动计算资料。     

输送流体双腔并联压电泵性能分析与试验研究

为了提高压电泵的输出能力,采用压电双晶片进行驱动,设计了双腔并联被动截止阀压电泵,并加工了试验样机.对不同压电振子驱动方式(同步驱动或异步驱动)的双腔并联压电泵输出性能的影响规律进行了理论分析,分别以液体和气体为介质对样机进行了试验测试.测试结果表明:在110 V驱动电压下,工作频率小于400 Hz时,输送液体最大输出流量为1330 mL/min,2个振子异步驱动泵的输出能力好于同步驱动;输送气体最大输出流量为950 mL/min时,2个振子同步驱动和异步驱动泵的输出能力基本接近,从而确定了双腔并联压电泵输送流体时的最佳工作方式.     

高功率矩形波导可调衰减器的仿真设计与实验

为了满足微波化学反应对功率可变的要求,设计了高功率可调衰减器.利用HFSS软件计算了衰减器外壳形状和宽度对衰减量和电压驻波比的影响,得到了最优结构尺寸的高功率可调衰减器.按照仿真得到的最优结构尺寸,制作了高功率矩形波导可调衰减器.衰减器实测的最大衰减量为8.6 dB.衰减片插入波导的深度小于40 mm时,电压驻波比均小于1.1,此时最大衰减量为5 dB;插入波导的深度大于40 mm时,电压驻波比有所增加,最大值为1.55,此时最大衰减量达到10.3 dB.仿真结果与实验结果一致.     

一种超低功耗的低压差线性稳压器环路补偿方法

针对低压差线性稳压器(LDO)电路设计中为改善环路补偿的稳定性增加电流缓冲电路而带来额外功耗的问题,提出一种嵌入式LDO环路补偿方法。该方法在原LDO的误差放大器模块中,嵌入一个由晶体管和电容组成的电流缓冲电路,该结构与误差放大器的共源共栅输出级共用晶体管,由于整体电路中不增加新元器件,因此消除了引入缓冲电路所带来的额外功耗。仿真实验验证了加入电流缓冲电路后系统环路稳定性能得到了改善。采用联华电子公司0.5μm 5 V的CMOS工艺线在LDO中进行了投片验证,实测芯片静态功耗电流仅为50μA,当输入电压从3V跳变到5V时,输出电压的上冲与下冲都小于15mV,负载电阻从18kΩ跳变到9Ω时,输出电压的最大变化小于20mV。投片测试结果表明,该补偿方法可在提高系统环路稳定性的同时消除额外功耗。     

用人工神经网络诊断电力电子电路主回路故障

提出了一种用前向神经网络(BP网络)来诊断新型无功发生器(ASVG)逆变器主回路元件开路故障的方法.把逆变器输出电压波形在一个周期内分为4个区,则可以发现单个元件开路的相应故障特征.这个特征表现在某一区域的电压值异常现象(为浮动状态),这可以用前向神经网络来进行识别.通过电力电子仿真软件(PSIM),得到了主回路单个元件开路时逆变器输出的电压波形样本,利用这些样本可以训练神经网络.研制了用神经网络诊断故障的软件,对测试样本的识别得到满意结果.     

数值模拟相对论返波管中电子注参数变化对脉冲缩短现象的影响

脉冲缩短是高功率微波器件中普遍存在的现象,它妨碍了输出微波能量的进一步提高.迄今为止,它仍是高功率微波研究领域中一个尚待解决的问题.本文以相对论返波管为例,用数值模拟的方法研究了电子注参数改变对脉冲缩短现象的影响.研究表明,当该器件运行于脉宽小于100ns的短脉冲时,阴极所发射电子注的膨胀不是导致其中产生脉冲缩短现象的主要因素,但其运行于长脉冲时,则为一重要因素;电子注电压和电流的脉动也会引起脉冲缩短.     

圆柱型谐振腔最大电磁能量耦合方法

利用微波谐振腔的谐振频率随腔内介质不同而变化这一特性可以实现液体、气体介电常数的精确测量,其中微波谐振腔与外波导的能量耦合程度将直接影响整个测试系统的性能和精度.根据电磁波在波导中的传播特性建立微波谐振腔的耦合模型.通过对谐振腔的耦合孔和波导耦合面电磁能量的仿真与分析,选择最佳匹配连接方式,使谐振腔有最大的电磁能量输出.仿真实验证明,连接波导中心与谐振腔耦合孔中心重合处不是电磁能量最大耦合位置,只有连接波导中心偏离谐振器耦合孔中心一定位置才能得到电磁能量的最大耦合.     

频散效应对自由大气能量输送的影响

本文应用扩大的Ｐｒａｎｄｔｌ混合长理论分析自由大气中的Ｒｅｎｏｌｄｓ平均运动方程组，着重分析了频散效应对自由大气大迟度运动能量输送的影响。分析指出：频散效应的自由大气中能量由扰动动能向平均动能转换（即能量逆转）的根本原因；正压大气能量逆转只能在扰动的尺度小于临界迟度Ｌｃ时才能发生；斜压大气能量逆转主要在扰动的厚度小于临界厚度Ｄｃ时发生。不同尺度的扰动与包含和不包含频率散效应的简单模式结果验证了上面     

微波谐振腔检测混纺比的方法探讨

本文介绍运用微波谐振腔介质微扰原理测量高聚物材料介电性质的方法,阐述纤维介质微扰所呈现的规律,着重探讨了测量混纺纱线混纺比的途径。认为功率微扰效应可以较好地表示纤维介质体积和介电常数的大小。它同这两个参数的乘积的平方成正比例。文中列出几种不同粗细纱线试样的微扰效应实测结果,并对几个系列的混并纱条和混纺纱线的微扰效应与混配比例的关系作了讨论。     

基于微带的微波宽带功率均衡器的设计

研究了一种应用于6～18 GHz的微带均衡电路,这种电路利用并联谐振枝节形成带阻特性,用集总电阻实现了对衰减量的调节,并起到改善驻波的作用,用紧凑的结构实现了器件的小型化.给出了这种均衡电路的参数设计原则,并对其进行了仿真研究和实物制作,得出了满足技术指标的均衡曲线.通过在实际生产中应用,验证了该结构的实用性以及设计方法的有效性.     

增益开关半导体激光器脉冲啁啾的补偿

通过对增益开关半导体激光器脉冲啁啾以及窄带Ｆ－Ｐ滤波器色散特性的分析，说明Ｆ－Ｐ滤波对增益开关光脉冲起到带通滤波及补偿脉冲啁啾利用，适当设计Ｆ－Ｐ滤波器的结构参数，可以获得符合变换限制关系的增益开关脉冲。     

耗散介观电子谐振腔的量子kirchhoff方程与量子能谱

基于电荷离散化的事实,实现对耗散介观电子谐振腔的量子化.运用Heisenberg运动方程给出体系的量子kirchhoff方程;通过求解体系Hamilton算符的本征值方程分析和研究体系的量子能谱性质.结果表明,量子回路方程、量子能谱均与电荷的量子性质有关.     

A 23 GHz high-temperature superconducting microstrip filter for radio astronomy

This paper reports a 6-pole high-temperature superconducting （HTS） microstrip bandpass filter for radio astronomy applications. The filter has a center frequency of 23 GHz and a bandwidth the 2 GHz. We have made many efforts, such as adopting 0.25-mm-thick substrate, carefully designing the housing box and filter layout, to solve the problems in realizing a K-band planar filter. A special straight-line half-wavelength resonator （center-widen resonator） was also designed to reduce the insertion loss of the filter. The measured results showed a midband insertion loss of 0.11 dB with a ripple of 0.4 dB, and a return loss better than 11.5 dB. Good agreement was obtained between simulated and measured results.     

用于高温超导单晶微波特性测量的5GHz空腔介质谐振器设计

利用superfish软件设计了一个用于超导单晶微波测量的空腔介质谐振器.该谐振器基模为TE011模,共振频率为5GHz.谐振器中心打孔,单晶样品通过一介质棒伸到孔心.谐振器谐振模式得到了实验上的验证.     

宽频磁耦合谐振式无线电能传输系统谐振器设计

为提高谐振式无线电能传输系统的工作频率范围并定量化设计谐振器的参数,首先根据谐振式无线电能传输原理,建立电路模型方程,研究了系统传输特性与谐振器线圈参数之间的关系,在指定谐振频率、传输距离、负载和接收功率情况下,实现线圈半径及匝数等参数的选取方法.同时在谐振器参数给定情况下,仿真分析了负载功率、发射线圈电流、传输效率等传输特性随传输距离的变化特性.最终,结合所设计研制的宽频磁耦合谐振式无线电能传输系统,通过试验对理论推导和仿真计算进行了进一步验证,试验结果与理论分析和仿真结果相吻合.