空气式静电放电规律研究和理论建模

空气静电放电(ESD)是一种复杂的气体放电过程并受到很多因素的影响,其中放电电压的大小、极性、电极接近速度和环境湿度都是影响放电的主要因素.利用本课题研制的新型静电放电实验装置,在不同的放电电压、不同极性、不同电极接近速度和不同环境湿度条件下研究了空气ESD的放电特性,重点分析了放电电流峰值与这些因素的关系.建立了能够估算放电参数和被试设备接收的耦合电压之间定量关系的数学模型,可为ESD抗扰度实验的定量分析提供参考.     

ESD特征参数与受试设备耦合电压关系实验研究

本文研究静电放电(ESD)辐射场对电子设备的危害.利用电小单极子天线和IEC61000-4-2规定的电流波形标定装置组建的国内第一台静电放电电磁场测试系统,对空气式静电放电进行了系统的实验研究,确定了ESD特征参数与受试设备接受到的ESD耦合电压之间的关系.得出结论,ESD耦合电压的大小受放电电流上升时间tr和电流峰值Ip两种因素影响,且受上升时间的影响更大.为电子器件及设备抗ESD设计提供了客观的数值依据.     

静电放电中电极移动速度效应相关因素的研究

在小间隙静电放电中,电极移动速度影响放电参数,引起测量结果数离散性和低重复性。该因素和气体压强、温度、湿度等多个因素同时作用,是导致国际电磁兼容标准迄今尚无非接触静电放电测试标准的主要原因。我们研究团队研制的新型测试系统,可测量静电放电各参数随不同因素变化的影响。在控制气体压强、温度、湿度不变的情况下,在以不同速度向靶移动放电时,放电电流峰值、电流的上升斜率以及波形都会产生明显的差异。在实验室条件下基于研发的新型ESD测试系统,改变电极向靶移动速度,观察放电电流峰值的相应变化。研究讨论了实验测试中,通过控制其他因素恒定,改变电极移动速度,获得在一定不同带电电压下小间隙放电电流各参数的差异。对实验测量结果初步进行了理论上的分析,可为深入研究非接触静电放电性质提供参考。     

冲击电压下SF6气体在极不均匀场中局部放电的时频特征

为了研究冲击电压下GIS腔体内绝缘缺陷局部放电的发生发展机理,采用短时傅里叶变换(STFT)、伪Wigner-Ville分布和Gabor分布理论,对标准负极性操作冲击电压下SF6气体在极不均匀场的局部放电光信号和电流信号的时频特征进行了分析.结果表明:STFT、伪Wigner-Ville分布和Gabor分布均能有效提取放电信号的时频特征,但Gabor分布具有较好的时频聚集性,不具有交叉干扰项,且对信号的时频特征的刻画最为细致,而STFT的时频聚集性较差,伪Wigner-Ville分布则存在固有交叉干扰项;冲击电压下局部放电光信号和电流信号在时频平面的分布不同,光脉冲的能量上升到峰值的时间要小于电流脉冲.     

空腔水电极电晕放电雾化特性的研究

为了研究气-液两相流的空间放电特性规律,实验首次采用空腔水电极雾化装置,通过测量不同雾化电极的电压-电流特性,不同质量分数溶液雾化时的消耗量等物理参量,分析了空腔水电极电晕放电的特性.实验表明,空腔电极在干式电晕放电时,曲率半径越小,放电电流越大,且随着电压升高,电流差值呈上升趋势;在雾化电晕放电时,电极形状、溶液质量分数对放电电流影响不明显,对溶液消耗量影响较为显著;不同电压作用下的雾化形式不同,雾滴在电场中的动力学过程也不同.     

介质阻挡放电产生臭氧等离子体特性

实验设计了一种新式小型臭氧发生装置,该装置采用介质阻挡放电的方式产生臭氧.研究了电极结构、气体流量、放电时间、放电电压、各电极的电流电压峰值、是否添加氧气等与产生臭氧浓度之间的关系.结果表明:放电间隙为2.0 mm,有效长度为500 mm的同心圆柱体电极的放电效果最好;串联相同电极的放电效果好于并联电极的放电效果;在电压一定时,臭氧产量随空气量的增加而减少;当放电气体中加入氧气时,臭氧的浓度明显地增高;随着放电时间的增加,臭氧的浓度会略微下降,最后趋于一个常值;臭氧的产量与电极的电流峰值具有相同的变化趋势,而与电压峰值的变化相反.     

驱动电压频率对荫罩式等离子显示屏的影响

研究了荫罩式等离子显示屏(SM-PDP)的驱动电压频率从100 kHz到250 kHz变化情况下,显示单元放电特性的变化.结果表明:随着驱动电压频率的提高,在相同的时间内放电次数增加,使产生的真空紫外辐射能量增加,可以提高显示的亮度,获得更高的对比度和灰度等级,同时壁电荷的积累减小,使单次放电反应变弱、放电效率降低,因而过高的驱动频率,也不能起到改善图像质量的作用;同时电极上的电流峰值减小,而其随时间的平均值增大,在设计驱动电路时,必须考虑其影响.因此在设计SM-PDP时合理的选择驱动电压的频率,可以使PDP的性能有很大的提高.     

正脉冲电压下水中流注放电特性的研究

采用介质涂覆的球-板电极结构,研究了不同电导率、气压和脉冲电压幅值条件下水中流注放电的特性.结果表明,水的电导率和脉冲电压幅值对水中流注速度、图像亮度等有较大影响.不同电导率条件下,气压由0.1 Mpa降至0.006 5 Mpa对水中超音速流注发展平均速度并无明显影响.在低气压时,纯净水中间隙为10%击穿电压(U10)降低,约为一个大气压条件下的80%,而在高电导率的水中,U10几乎不受气压影响.由放电图像和放电电流波形分析可知,在低电导率的水中,流注发展是不连续的分步发展,在每一步的发展中形成一个或多个微小的气泡.     

静电放电参数低重复特性分析

静电放电发生时,由于气体压强、空气湿度、电极表面状况、环境温度等因素的影响,相关放电参数(击穿电压、电流、电场、磁场、峰值、弧长、上升斜率等)具有低重复特性。我们通过相关放电参数的处理来研究带电体和受电体之间间隙的电性质。从理论上和实验上深入研究放电间隙电性质的低重复特性,对于充分认识和把握静电放电的本质,对于静电放电危害的防护,有十分重要的理论意义和实际意义。通过改变静电放电发生器实验环境温度来获得相应的固定间隙放电情况下电流峰值的差异。试图从理论上对静电放电条件下所获得电流峰值的低重复特性加以初步的分析讨论。     

纳秒脉冲放电参数对点火性能的影响

基于定容燃烧弹探究纳秒脉冲放电在不同脉冲电压、不同脉冲间隔下的放电特性,比较不同放电参数对甲烷/空气混合气点火成功率和着火延迟的影响.研究结果表明,减小脉冲间隔,可以合理利用脉冲之间的耦合作用,提高放电能量利用率;增大脉冲电压、脉冲数量和减小脉冲间隔可以扩大甲烷/空气混合气的着火界限;增大脉冲电压和减小脉冲间隔均可以有...