静电分离器中电流体流场可视化研究

采用粒子成像测速技术(PIV)对线-板式静电分离器中微米级别油滴(2μm)的流动特征进行可视化研究,得到在充分发展的层流条件下(进口气流流速0.16 m/s)电流体随施加电压变化的典型流型及速度分布。结果表明:电流体流型和速度的分布随着施加电压的改变而变化;在外加电压低于起晕电压(小于8 kV)时,流场没有明显变化;随着电压的升高(8～12 kV),放电电极附近及分离器的下游油滴在静电力的作用下以喷嘴的形式向两个收集电极移动,径向运移速度和放电电极上游轴向速度随电压升高而升高;当施加电压大于12 kV时,在放电电极上游电流体二次流以两个对称的反向旋转涡的形式出现,涡的大小随着电压的升高而增大,径向运移速度最高可达0.4 m/s,同时在静电分离器下游出现回流,二次流和回流的出现阻碍了流体沿轴向运移;分离效率随着施加电压的增大而增加。     

一种针-板结构模拟飞机放电刷负电晕放电辐射特性的等效方法

为了解决地面放电实验对空中飞机放电刷负电晕放电辐射噪声模拟的问题,分别对飞行器放电刷及针-板放电结构负电晕放电起始阶段进行建模。经过数值计算得到两种模型在一定的放电环境、激励电压及放电刷几何结构条件下,放电的阈值电压;并且探讨了两种模型在不同条件下阴极二次光电子随"电子崩"发展过程。通过比较不同条件下二次光电子的发展趋势,确定不同放电模型电磁辐射的可比性。提出的等效方法为今后有关飞行器放电刷负电晕放电辐射干扰的地面模拟提供理论依据。     

空间太阳电池阵静电放电数值模拟

空间太阳电池阵静电放电引起的新失效模式会对太阳电池阵带来不良影响.根据等效电路原理建立空间太阳电池阵静电放电模型,通过改变不同元件参数模拟不同情况下空间太阳电池阵静电放电的情况,得到空间太阳电池阵一次放电和二次放电的脉冲电流波形.针对一般带电情况并考虑常规太阳电池阵电源参数进行数值模拟,在空间太阳电池阵发生一次放电时,放电脉宽为2~4μs,放电电流幅值为5~10A.当一次放电通路中电阻值一定时,随着电感的增大,电流脉冲幅值逐渐减小,振荡逐渐增多,脉宽逐渐增大.当一次放电通路中电感值一定时,随着电阻的增大,电流脉冲幅值逐渐减小,振荡变化幅度不大,脉宽逐渐减小.在空间太阳电池阵发生二次放电时,放电脉宽为3~4ms,放电电流幅值为0.5~1.0A.当二次放电通路中电阻值一定时,随着电感的增大,电流脉冲幅值变化不大,振荡逐渐增多,脉宽逐渐增大.研究结果可对空间太阳电池阵安全防护提供一定的理论依据.     

空气式静电放电的规律

利用新型静电放电(ESD)模拟测试系统,在较宽范围的电压电平下,用数字存储示波器测量了放电电流的峰值、自制金属半圆环上的耦合电压峰-峰值,对结果进行分析得到:在放电电压一定的情况下,放电电流峰值和耦合电压基本上随着电极接近速度的提高而增大,负极性放电时,没能呈现出很好的规律性;在各个不同的接近速度下,放电电流(耦合电压)与放电电压呈现的规律是一致的,放电电流(耦合电压)与放电电压不存在简单的单调递增或者递减的关系;不同极性的放电电压,呈现出不同的规律性.     

云爆弹静电安全性评价研究

为定量评价云爆弹的静电安全性,利用真实静电感度测试方法和升降法试验程序,确定了云爆弹用电点火具的50%静电点火能和标准偏差,确定其静电点火安全限为0.30 mJ.根据火工人体静电放电模型和火工金属静电放电模型,确定了人体和金属设备对云爆弹直接放电时的静电安全电压阈值分别为6.42 kV和2.45 kV.     

飞行器表面沉积静电分布仿真

研究飞行器表面沉积静电分布规律对于评估其在飞行过程中的静电安全性具有重要意义.结合某型实体飞机开展1:1仿真建模与计算.通过仿真计算,得到了飞机在飞行状态下的电容,对比分析了模型结构、沉积电荷量对飞机表面电荷密度和电场分布的影响规律.结果表明:在飞行状态下飞机的电容约为460.5 pF;模型结构对飞机机头处的静电场有影响,驾驶舱、机舱舷窗等结构使得机头处的静电场变化约20％,而对其他位置处的静电场影响较小;不同沉积电荷量下飞机各放电刷处的静电场强度呈线性变化规律,飞机各放电刷处静电场强度不同,其中放电刷静电场强度最高处比最低处高约97％.     

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。     

民用飞机静电防护设计

为保证民用飞机飞行的安全性和可靠性，首先对静电产生的机理以及静电放电的类型进行了研究。然后提出了静电防护搭接的措施：安装静电放电器、着落接大地、停机接大地等。通过搭接安装以及搭接电阻阻值测量分析，结果表明：飞机静电防护技术是可行的；静电放电器构造的选择和位置布置决定了静电放电的效果；搭接和接地模型必须按照工艺规范的要求进行操作，才能满足民用飞机静电防护设计的要求。此外，对飞机复合材料的静电防护进行了研究。     

静电放电电流波形校准装置的研制与分析

根据IEC61000-4-2的要求,研制了2种不同结构形式的静电放电电流波形校准装置,对SchaffnerNSG438和KeyTek MZ-15/EC型静电放电枪的电流波形进行了校准测试.经在不同电压等级和电压极性下的多次测试发现:其中一种校准装置测得的静电放电电流波形与出厂结果相吻合,即该校准装置的设计是成功的.通过试验对比和定量分析发现,校准装置的分布参数对静电放电电流波形的上升沿有显著影响.对于静电放电电流波形校准装置,仅满足标准规定的电压驻波比指标是不够的,必须对分布参数的影响予以高度重视.     

微电子器件工业生产中的静电防护研究

从ESD过程分析入手,对微电子器件工业生产中的静电来源以及泄放途径进行了剖析,介绍了4种静电放电模型,进而阐述了微电子器件工业生产中的静电防护技术以及静电防护体系,以确保静电防护的有效性。     

静电放电火花点燃特性与危险性分级方法

由分析静电放电火花羔火过程的物理特征和静电放电火花的点燃特性。根据静电放电火花的能量大小、放电火花空间分布范围和放电火花持续时间,研究静电放电火花实际点燃可燃物的可能性大小,给出6种典型静电放电火花的实际点燃能力。根据灰色系统理论,分析静电放电火花点火源序列和可燃物危险性序列之间存在的关联性,对静电放电火花的实际点燃危险性进行定量评价,将工业生产条件下的静电放电火花点燃危险性分为4级。     

纳米尺度液滴的静电喷射实验

介绍了一种基于高压静电打印技术的工作原理。静电打印头结构是由喷孔结构和电极结构复合而成。施加2.5-3.5kV的脉冲电压驱动液滴产生,所得的液滴直径比传统静电喷射方法更小的液滴,直径为1991-201.6nm。同时,考察在2.8kV,3.0kV,3.2kV和3.4kV四种脉冲电压条件下幅值下幅值大小对液滴大小的影响情况,实验结果表明随着脉冲幅值的增大液滴逐渐减小结论。     

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.     

静电放电火花点燃危险性分级方法研究

本文研究静电放电(ESD)火花的点燃危险性特征.根据静电放电火花的能量大小、放电火花空间分布范围和放电火花持续时间,研究静电放电火花实际点燃可燃物的可能性,总结了6种典型静电放电火花的实际点燃能力.根据数据序列理论,分析了静电放电火花点火源序列和可燃物危险性序列之间存在的关联性,对静电放电火花的实际点燃危险性进行定量评价,将工业生产条件下的静电放电火花点燃危险性分为4级,并对聚烯烃粉体生产工艺过程中典型和频发性的静电放电火花的点燃危险性进行了定量评价.     

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.     

芯片氧化层静电放电击穿模型研究

提出了芯片门电路硅氧化层静电放电介质击穿的物理模型.并使用该模型讨论了介质击穿场强与介质厚度的关系,讨论了介质击穿电压与ESD(静电放电)敏感度的尺寸效应,对于厚度为0.01μm、面积为9.09×10-6 cm2氧化层,其击穿电压约为208 V;若面积不变,厚度缩小为原来的1/10,则其击穿电压降为160 V;若面积也等比例缩小,则击穿电压降为20 V,其结果是耐ESD的能力大幅度降低.     

静电放电对高频小功率硅晶体管的双重作用

为了深入研究静电放电对双极晶体管的作用效应是否发生改变,对目前广泛使用的高频小功率硅双极晶体管的静电放电失效进行了实验分析.采用相应的静电放电模拟器,进行不同电压的静电放电注入实验再配合加速寿命实验,一方面验证了低于失效阈值的静电放电注入可能在该类晶体管内部造成潜在性失效,另一方面发现静电放电的注入也可能类似退火,对部分该类晶体管起到了训练加固的作用.     

ESD抑制器抑制特性测试方法

依据国际电工委员会IEC 61000-4-2标准和国军标GJB 911-90,用静电放电模拟器和静电放电电流波形测试装置等设备对某型号静电放电抑制器的抑制特性进行了测试.测试结果表明:采用IEC 61000-4-2标准规定的电流靶结合法拉第笼的方法测试静电放电时通过抑制器的电流,能够保证电流波形不失真;而加在抑制器两端的电压须使用有效带宽足够宽的电压探头配合示波器来测量,同时应尽可能消除静电放电时产生的辐射场对电压探头的影响.     

针辊式高压静电分选机电晕极结构优化

为提高针辊式高压静电分选机的分选效率,须寻求最佳的电晕极结构. 利用自制针辊式高压静电分选机,固定针辊距离为d=50 mm,进行针辊放电实验. 通过调整电晕电压、放电针间距及长短针排列方式,探讨分选电场分布规律,对针结构进行优化. 结果表明,放电效果随针间距减小会出现先增强后减弱的过程,当针间距为12 mm时达到最大值;在最佳针间距下,将针的长度按30 mm-15 mm-30 mm的方式排列,得到了更好的放电效果,转辊表面电荷量在15 kV时可提高33%;应用Matlab软件,模拟了不同针间距对放电的影响,为静电分选机的优化设计提供了依据.      

常压直流脉冲辅助射频放电起辉过程研究

采用组合电极结构产生常压等离子体射流,对直流(DC)脉冲辅助射频放电进行试验研究.在每个射频脉冲产生之前,引入一个微秒级DC脉冲放电,通过采集放电电流和电压曲线以及时间分辨放电图像,研究这种组合放电的电学特性及时空分布.结果表明,在射频放电脉冲中间引入微秒级DC脉冲放电之后,使射频放电脉冲起辉电压从3.86kV降低到1.61kV,提高了常压脉冲射频放电的稳定性,可为常压射频放电在工业上的连续化应用提供技术依据.