高压脉冲放电钻进实验平台的研究
脉冲放电
高压脉冲气液两相放电技术是一种集多种高级氧化技术(如高能电子辐射、化学氧化、光化学氧化等)于一体的新型水处理技术，它的特点是通过反应产生具有极强氧化性的羟基自由基(OH·)将有机污染物有效地分解．反应体系不需辅以高温、高压或外加光源等技术手段，应用范围广，几乎可以无选择地氧化常规方法难降解的有机废水，处理效率高．因而，这一技术已成为环境保护领域的研究热点．实验采用线一板式高压脉冲放电联合光催化剂处理模拟罗丹明B废水，主要研究脉冲电压峰值、脉冲频率、电极间距、曝气量、TiO2添加量等因素对罗丹明B脱色率的影响．1实验装置与测试方法脉冲放电反应器为线板式结构，如图1所示，反应器采用绝缘有机玻璃制作；板电极为不锈钢板，接地；放电线为较细的不锈钢线；线板间距、线线间距可调，其中线线间距最小可调为5mm；放电线放置在被处理溶液里，板电极固定在液面之上，并通过曝气头往溶液里进行鼓气．实验的系统图、实验仪器及试剂、实验测试计算方法具体见文献．2实验结果与分析实验采用线一板式高压脉冲放电反应器进行模拟罗丹明B废水脱色的研究，在反应器内添加和不添加TiO。
催化剂条件下，分别进行了脉冲电压峰值、脉冲频率、电极间距、曝气量等主要实验条件因素对罗丹明B脱色率的影响，并进一步考察了TiO。
添加量的影响．在实验过程中，罗丹明B染料废水溶液的处理量为400mL，废水初始pH值为3．4，溶液初始质量浓度为50mg／L，脉冲频率为6OHz不变．2．1脉冲电压的影响图2显示没有催化剂TiO2存在时，开始随电压增大，脱色率明显增大，当电压继续增加时，脱色率变化不大；当TiO2存在时随电压的继续增大，脱色率却明显增大．这是因为没有催化剂存在时，当电压达到一定值后，增大电压反而降低能量利用率，增大了能量消耗，从而脱色率提高不明显．但在催化剂存在情况下，高值电压下放电产生的紫外光更强，光催化效果更好，故脱色率提高．2．2线板间距的影响图3显示线板间距对脱色率有较大影响，随着线板间距的增加，罗丹明B的脱色率先增大再减小．这是因为电极间距太小时，容易发生溶液被击穿和火花放电现象，能量的利用率下降，导致脱色效率的降低．当线板电极间距过大时，线板间距之间的电场强度降低，放电强度减弱，导致降解罗丹明B效果降低．放电反应器较佳线板间距为8mm。
脉冲耐压测试的基本原理和实验方法-概述说明以及解释
脉冲耐压测试的基本原理和实验方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述脉冲耐压测试是一种广泛应用于电力行业、电子器件制造等领域的测试方法。
其基本原理是通过施加高电压脉冲信号，检测被测对象在高电压下的耐压性能。
这种测试方法可以有效检测电子器件、绝缘材料等在电气环境下的安全可靠性。
在脉冲耐压测试中，被测对象置于一个受控的电场环境中，施加高压脉冲信号。
这些脉冲信号通常具有极短的上升时间和下降时间，而且在高电压状态下的持续时间非常短暂，以确保在测试过程中不会对被测对象造成永久性的损坏。
通过测量被测对象在该高压脉冲信号下的响应，可以评估其耐压性能。
脉冲耐压测试的实验方法包括准备被测样品、选择适当的测试仪器和设备、确定测试参数、执行测试过程、记录和分析测试结果等步骤。
在样品准备阶段，我们需要确保被测对象符合测试要求，并进行必要的清洁和保护。
选择适当的测试仪器和设备包括高压发生器、波形发生器、电容器、绝缘电阻器等，以确保能够生成高质量的脉冲信号并提供稳定的工作环境。
测试参数的确定包括脉冲电压的大小、脉冲信号的频率、测试时长等，这些参数应根据被测样品的特性和测试要求进行选择。
执行测试过程时，需要保证实验操作规范、稳定可靠，并对测试结果进行准确记录。
最后，通过对测试结果的分析和评估，可以得出被测样品的耐压性能评价，并提供相关的改进和优化建议。
总之，脉冲耐压测试是一种重要的测试手段，可以有效评估电子器件和绝缘材料在高压环境下的安全性和可靠性。
通过了解脉冲耐压测试的基本原理和实验方法，我们可以更好地理解、应用和改进这种测试技术，推动电力行业和电子器件制造的发展。
1.2文章结构文章结构部分的内容：本文主要由引言、正文和结论三部分组成。
引言部分主要对脉冲耐压测试进行概述，介绍其基本原理和实验方法，并指出本文的目的。
正文部分包括脉冲耐压测试的基本原理和实验方法。
其中，基本原理部分将详细解释脉冲耐压测试的概念、原理和工作过程，并介绍其在实际应用中的重要性。
高压放电计数器工作原理
高压放电计数器工作原理引言高压放电计数器是一种常见的仪器，广泛应用于放电实验室、医疗器械等领域。
本文将详细介绍高压放电计数器的工作原理。
仪器介绍高压放电计数器是使用高压电源产生高压脉冲，并通过计数器进行计数的仪器。
它通常由如下几部分组成： 1. 电源模块：负责产生高压脉冲。
2. 放电电路：将高压脉冲发送到被测物体。
3. 接收电路：接收从被测物体返回的信号。
4. 计数器：对信号进行计数和处理。
工作原理高压放电计数器的工作原理如下：1. 电源模块电源模块负责产生高压脉冲。
通常采用浪涌电流放大器和高压脉冲发生器结合的方式。
首先，浪涌电流放大器将低电压信号放大至较高电压。
然后，高压脉冲发生器对电压进行进一步处理和调整，以产生所需的高压脉冲。
2. 放电电路放电电路将高压脉冲发送到被测物体。
一般情况下，放电电路由高压电极和地极组成。
高压电极将高压信号导向被测物体，而地极提供回路的参考。
3. 接收电路接收电路负责接收从被测物体返回的信号。
在放电过程中，被测物体会产生一系列的脉冲信号，接收电路会将这些信号进行放大和滤波，以便后续的计数和分析。
4. 计数器计数器是高压放电计数器的核心组成部分。
它接收来自接收电路的信号，并进行计数和处理。
计数器首先对信号进行幅值判别，只有超过一定幅值的信号才会被计数。
然后，计数器将接收到的信号进行计数，并显示在计数器的显示屏上。
同时，计数器还可以进行进一步的数据处理和分析，如计算平均放电次数、峰值放电次数等。
应用领域高压放电计数器广泛应用于以下领域： - 放电实验室：用于研究电荷产生和放电行为。
- 医疗器械：用于监测身体的电活动，如心电图仪等。
- 工业控制：用于检测电器设备中的放电问题。
- 环境监测：用于检测大气中的电活动，如雷电等。
优缺点高压放电计数器具有以下优点： - 精确度高：计数器可以对放电次数进行精确计数。
- 响应速度快：能够快速检测到放电信号，及时作出反应。
高精度高压脉冲电源原理与实验研究_但果
第43卷第5期2003年9月大连理工大学学报Journa l of Da l i an Un iversity of TechnologyVol.43,No .5Sept 12003文章编号:100028608(2003)0520623204收稿日期:2002204218; 修回日期:2003205210.作者简介:但 果(19752),男,博士生;邹积岩3(19542),男,教授,博士生导师.高精度高压脉冲电源原理与实验研究但 果1, 邹积岩31, 丛吉远1, 刘 凯2(1.大连理工大学电气工程与应用电子技术系,辽宁大连 116024;2.信息产业部合肥38所,合肥 230088)摘要:在脉冲电场非热效应应用中,高精度高压脉冲电源是关键技术之一.利用大功率开关器件(IGBT )配合脉冲升压变压器可以得到高精度高压脉冲电源.该电源通过复杂可编程逻辑器件(CPLD )来产生脉冲触发信号,经大功率IGBT 专用驱动模块驱动,可以实现脉冲电压在0～10kV ,脉冲频率在10H z ～5kH z,脉冲宽度在2～30Λs 以及脉冲个数在1～100内的精确控制,并可实现脉冲宽度以1Λs 为步长增减,可以满足脉冲电场非热效应应用的参数要求.关键词:高压脉冲电源;复杂可编程逻辑器件;非热效应中图分类号:TM 832文献标识码:A0 引 言非热效应是目前生物电磁学研究的热点之一,利用脉冲电场非热效应对液态食品灭菌不会破坏其营养成分(蛋白质、氨基酸和维生素等).在非热食品处理技术中,脉冲电场(PEF )是目前效果最好的、最有工业前景的技术[1].研究表明:上升沿小于1Λs,脉宽为5～15Λs,场强为10～50kV c m 的脉冲电场就可用来对液态食品进行非热效应灭菌[2].电场强度、处理时间及频率是脉冲电场非热灭菌电气上的关键参数[3],因此为了详细研究脉冲电场非热灭菌的机理与各主要参数之间的关系,就必须研制一高精度高压脉冲电源.脉冲电场非热液态灭菌处理系统主要由脉冲电源和处理室构成,其中脉冲电源是其核心部分.以往研制的脉冲电源中主要有:利用L 2C 脉冲成型网络产生的脉冲高压[4];利用脉冲电容储能、触发放电产生的脉冲高压[5];或者是利用逆变,串联谐振来产生脉冲高压[6].这几种高压脉冲电源虽然能够产生较高的电压幅值,但脉冲波形得不到精确控制,波形较差,基本上没有平顶,而且重复频率低,脉冲的个数较难控制.近年来,国外用大功率电力电子器件的串并联实现高压脉冲电源, 控制方便,波形及负载适应能力均可达到很高水平,但高压电力电子器件成本高,可靠性也难以得到保证[7].本文把传统变压器的方法与电力电子器件的应用结合起来,提出了新的电源结构设计.1 系统设计1.1 系统的原理电路为了得到良好的高压脉冲波形,而且脉冲频率、脉冲宽度和脉冲个数可控,选择了如图1所示的IGB T 集电极输出的主电路拓扑结构.其中平板电极电容器为负载,可以等效为电阻和电容的并联;具体参数的计算见1.2.利用普通工频变压器一次升压,采用全桥可控整流,即使输入在一定范围内变化,输出能够得到稳定直流1000V (一般电力电子器件的上限工作电压);开关器件选用绝缘栅双极晶体管IGB T.IGBT 的工作特性有陡峭的上升沿和下降沿,而且较容易控制.利用脉冲升压变压器对IGB T 输出的高精度脉冲波形进行升压,使加在平板电极处理室上的脉冲电压达到10kV 以上.对上述电路稍加变化,增加电容,利用半桥拓扑结构可获得双极性的高压脉冲;或者增加IGB T ,利用全桥拓扑结构亦可获得双极性高压脉 冲.在相同输入电压下,利用全桥实现的双极性脉冲电压是利用半桥实现的双极性脉冲电压的2倍,但使用开关管多,成本较贵.图1 高压脉冲电源主电路拓扑结构图F ig 11 M ain circuit topo logy of h igh vo ltage pulsegenerato r1.2 主要元件的典型参数选取元件参数主要取决于负载.该电源的负载为装有液态食品的平板电极处理室,其等效电容可由下式表达:C =Εs d(1)式中:Ε为平板电极中液体的介电常数;s 为平板电极与液体接触的面积(m 2);d 为平板电极两电极板间的距离(m ).等效电阻可表示为R =Θd s(2)式中:Θ为液体的电阻率.结合本研究的实验装置,平板电极与液体接触的面积最大为2.5×10-3m 2,电极间距离为1c m.当电极处理室中装有细菌培养液时,由公式(1)、(2)可计算出其等效电容和电阻分别为C c =0.35nF,R c =1808(水的相对介电常数和电阻率分别取为80和908 m ),用高级电桥测量得到C m =57nF,R m =2408.其中等效电容的计算值和测量值差别较大,原因主要在于对处理液的介电常数取值的误差(通常不同的水的介电常数能相差几到几十倍)上,以及平板电极的边缘效应上.由于不同液态食品的电阻率差别很大,在设计中要考虑适合多种液态食品的处理.液态食品的电阻与电容需由实验测取,电阻须大于上述值,电容须小于上述值.考虑到不同处理介质的电阻率和介电常数差别较大,将脉冲变压器次级的脉冲电流定为100A ,初级的电流设为1000A ,选择日本东芝公司M G1200V 1U S51(1200A ,1700V )的IGB T.1.3 控制电路及实现控制脉冲频率、宽度和个数,就是产生频率、宽度和个数可控的驱动波形.为了能用于不同处理对象,要求脉冲电源的宽度以1Λs 为步长增加或减少.由于用普通的模拟器件无法得到准确稳定的脉冲驱动波形,本设计采用复杂可编程逻辑器件(CPLD ),型号为A ltera 公司生产的EPM 7128SL C84.此种芯片为数字可编程,很容易通过单片机和上位机进行通信,其处理的速度根据外加时钟频率而定,最高可达150M H z .具体控制电路如图2所示,在确定了脉冲的频率、宽度和每次作用的个数后,以CPLD 的时钟频率为参考,通过编程或者组合逻辑设计,在CPLD 内部实现所需要的触发信号;此触发信号经隔离、放大后作为IGB T 专用驱动模块的输入、输出控制IGB T.该电源所使用的时钟频率为2M H z,周期为0.5Λs,通过编程或设计完全可以实现以1Λs 为步长增减.图2 控制系统结构示意图F ig 12 Constructi on draw ing of con tro l system 为了使电源能够长时间稳定工作,增加了保护检测部分,因为脉冲上升沿要小于1Λs,因此保护检测部分必须具有ns 级的响应速度.1.4 脉冲变压器脉冲变压器的设计主要考虑响应特性,保证波形失真小.首先是变压器铁芯,选用超薄取向冷轧硅钢片,厚度为0.08mm.要获得陡峭的上升沿,脉冲变压器就必须有小的分布电容和漏感.可采取减少次级匝数来获得较小的漏感和分布电容,但是这样会增加脉冲的顶降和铁芯的体积.综合考虑各种因素,试验取带厚为0.08mm ,带宽为16mm ,导磁率为1.6T 的薄硅钢片做磁芯.为了减小漏感和高频趋肤效应,变压器的初级及次级均采取并联绕制形式[7].加之其他严格的工艺保证,试品达到了亚Λs 级的响应速度.脉冲变压器输入为单极性脉冲波时,铁芯中会产生剩余磁感应强度.为了使其能够正常工作,必须减小剩余磁感应强度.可以采用在铁芯中增加气隙的方法,但是此方法存在一些明显的缺点[7].最有效的方法是对脉冲变压器铁芯施加去磁磁场,当去磁磁场强度H q =-(1～2)H c (Hc为铁芯额定磁场强度)时,能显著提高磁感应增量和脉冲磁导率[7].本文取直流电流去磁,使H q =-2H c ,在放电周期之间达到了完全去磁的效果.426大连理工大学学报第43卷 2 试验结果及讨论图3～6是利用美国泰克TD S300M 示波器,P6015A (1000∶1)高压探头测得的负载上的电压波形,脉冲宽度分别为4、5、8、10Λs.图3 脉冲宽度为4Λs 的试验波形F ig 13 4Λs V o ltage pu lse w avefo rm图4 脉冲宽度为5Λs 的试验波形F ig 14 5Λs V o ltage pulse w avefo rm图5 脉冲宽度为8Λs 的试验波形F ig 15 8Λs V o ltage pu lse w avefo rm图6 脉冲宽度为10Λs 的试验波形F ig 16 10Λs V o ltage pulse w avefo rm 从图3～6可以看出,该脉冲电源实现了以1Λs 步长增减的功能,并且在所设计的脉冲宽度内都能获得良好的脉冲波形.由于脉冲变压器存在漏感和杂散电感,在IGB T 高速开启和关断时会产生较大的d I d t 和d V d t ,容易损坏IGBT ,必须添加吸收电路网络和构建脉冲变压器的续流回路.因为该脉冲电源的占空比很小,可采用简单适用的RCD 吸收网络,如图7所示.但参数必须满足公式(3)、(4)所列的条件[8].其中C ≥i c md V ce d t(3)V ce I cr m ≤R ≤t fg m in4 C s(4)式中:i c m 为集电极最大电流;d V ce d t 为关断时电压变化率;V ce 为最大集电极2发射极电压;I cr m 为集电极允许通过最大电流;t fg m in 为基极、发射级最小导通时间.为了改善脉冲波形,在精确设计吸收电路的同时,还需在脉冲变压器输入端反向并联一大电流二极管,关断后可以形成续流回路,最大限度地减小IGB T 关断后产生的反冲电压.为了降低当IGB T 关断后变压器内部的电流,使变压器铁芯正常工作,减小噪声,反向二极管应串联一电阻和无感电容的并联单元,电阻的大小依据电压的高低和脉冲占空比来确定.图7 系统的吸收回路、续流回路和抑制电感F ig 17 Supp ressive,aux iliary circu its of pulsegenerato r526 第5期 但 果等:高精度高压脉冲电源原理与实验研究 由于负载等效为一电阻和电容的并联,在IGB T导通瞬间,电容短路,整个电源回路中电压就全部承受在电源的内阻和接线电阻上,因此有很大的d I d t.在回路中必须添加一限流电感,从前面的脉冲前沿的计算中可知,脉冲上升沿还留有一定的裕量,添加电感的大小需在满足脉冲波形上升沿的要求和有效减小d I d t两者中实验选择一最优值,该电源中选用铁氧体磁环绕制的值为50ΛH的电感.3 结 论综上所述,采用IGB T配合脉冲升压变压器这种技术路线,利用CPLD产生触发信号,可准确控制脉冲电源的频率、脉宽及每一次作用到处理室的脉冲个数,在一定范围内完全可以实现高压脉冲波形随驱动波形的控制,能够满足脉冲电场非热液态食品处理技术的理论和实验研究的需要.参考文献:[1]JEYAM KONDAN S,JA YA S D S,HOLL EY R A.Pu lsed electric field p rocessing of foods:a review[J].J Food Protect,1999,62(9):108821096. 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高压脉冲放电破碎矿石设备的电路设计与测试
高压脉冲放电破碎矿石设备的电路设计与测试为了破碎矿石，我们需要设计一个高压脉冲放电装置。
该装置会产生高能量的电脉冲，将电能转换为机械能以破碎矿石。
我们将从电路设计和测试两个方面来介绍该设备的过程。
首先，我们需要一个电路设计，该设计能够产生高压脉冲放电。
这个电路设计的基本原理是将低电压通过变压器转换为高电压，然后将高电压通过适当的传感器导入到破碎装置中。
我们需要使用一个电源供电给该装置。
该电源应具有直流电压输出，并且能够输出足够的电压以产生高压脉冲。
我们可以使用一个大功率放大器来实现这个功能。
这个放大器可以将低电压（例如12V）转换为更高的电压（例如1000V）。
然后，我们需要一个变压器将高电压转换为更高的电压。
这个变压器应该是一个高频变压器，因为高频信号能够更有效地传输能量。
我们还可以使用一个电容器和一个电感器来实现电压的进一步升高。
接下来，我们需要一个传感器来将高压脉冲导入到破碎装置中。
我们可以使用多种类型的传感器，例如电极或是等离子体传感器。
这些传感器能够将高压脉冲传输给破碎装置，并将电能转换为机械能以破碎矿石。
在电路设计完成后，我们需要进行测试以验证电路的性能。
我们可以使用示波器来测量电路的输出。
这样可以检查电压是否达到了设计要求，并且脉冲是否具有所需的形状和幅度。
同时，我们还需要测试破碎装置的性能。
为此，我们可以使用实验室实验台来进行实际的矿石破碎测试。
通过调整电压和脉冲参数，我们可以确定最佳的破碎效果。
在测试过程中，我们还应该注意电路的安全性。
高压脉冲很危险，所以我们需要确保电路的绝缘和接地是良好的。
另外，我们还需要采取相应的防护措施，以保护测试人员的安全。
总结起来，高压脉冲放电破碎矿石设备的电路设计与测试涉及到电源供电、变压器、传感器以及测试和安全措施等方面。
通过合适的电路设计和测试步骤，我们可以确保设备能够有效地破碎矿石，并确保测试的安全性。
快前沿纳秒高压脉冲源的开发及实验研究
ＴＡＮ Ｊｉａｎ－ｗｅｎｌ， ＳＨＩ Ｌｉ－ｈｕａｌ，ＬＩ Ｙａｎ－ｘｉｎｌ， ＺＨＡＮＧ Ｌｉ－ｑｕｎｌ，ＸＩＥ Ｙａｎ－ｚｈａ０２ （１．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｒｐｓ，ｔｈｅ ＰＬＡ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００７，Ｃｈｉｎａ；
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图４ 电容放电模拟波形
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图５产生方波的成形线放电原理图
２脉冲波形
图６为负载为５０Ｑ时，采用ＴＤＳ３０３２数字存储示波器测量的双指数波和方波输出波形。由图可见，双指
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图６负载为５００时的脉冲实测波形
３实验对比分析
为考察ＭＩＬ－ＳＴ口４６１Ｅ中ＨＥＭＰ早期波形变窄、前沿变快对系统干扰效应的变化，设计了电磁脉冲辐射
干扰对比试验。试验系统框图见图７，其中信号源采用两种双指数波形，分别符合ＭＩＬ－ＳＴｎ４６１Ｄ和ＭＩＬ＿
高压静电放电发生器的研制
２０ ０９年 ８月
上 海 电 力 学 院 学
报
Ｖｏ ． ５， Ｎｏ ４ １２ ． Ａｕ ． ２ ０ ｇ ０９
Hale Waihona Puke Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｓ ｎｇ ａ Ｕｎ ｖ ｒｉ ｏ Ｅｌｃｒｃ Ｐ ｗｅ ｏ ｒ ａ ｆ ｈａ ｈ ｉ ｉ ｅ ｓｔ ｙ ｆ ｅｔ ｏ ｒ ｉ
ｗａ ｅ ｏ ｍ ｓ ａ ｃ ｒ ａ ｔｗｉｈ Ｉ ｖ ｆｒ ｉ ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ＥＣ ０ Ｏ４－ ｔｎｄ ｒ ． ６ｌ ０ ２ ｓａ ａ ｄ Ｋｅ ｒ ｓ： ＥＭＣ；ｅ ｅ ｔｏ ｔｔｃ ｄ ｓ ｈａｇ ；ｃ ｒｅ ｔｗａ ｅｏ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ｌ ｃｒ ｓａ ｉ ｉｃ ｒ ｅ ｕ ｒ ｎ ｖ ｆｒｌ ｌ
关 键 词 ： 电磁 兼 容 ； 电 放 电 ； 静 电流 波 形 中图 分 类 号 ：Ｔ ７４ １ ６ Ｈ ４ ．１ 文献 标 识 码 ：Ａ
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高压脉冲电场杀菌[材料浅析]
❖ 可以说，我国对 PEF 技术的研究方兴未艾，但与国 外相比尚存在较大差距。
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高压脉冲电场系统设备
❖ PEF系统设备主要包括五部分：电源装置、 脉冲发生装置（包括电容和控制开关）、样品 处理室、冷却系统、温度测定系统。下图是江 南大学实验用的PEF处理单元图表。
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高压脉冲电场技术的发展历程
➢ 上个世纪 60 年代，Sale 和 Hamilton 等学者率先对 PEF 灭菌技术进行了研究，并通过实验证明了 PEF 的非热效应。
➢ 80 年代以后，Hulsheger、Zimmermann 等学者对 PEF灭菌机理做了进一步探讨，并研制出了小型试验 设备。
➢ 90 年代后，华盛顿州立大学研制出了较为成熟的 设备，并获得了专利。Zimmermann 等人还对指数衰 减脉冲波、振荡脉冲波和矩形脉冲波的灭菌效果做了 对比研究，发现矩形脉冲波的作用效果最好。
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高压脉冲电场保鲜技术主要是利用强电场进行杀菌,它可以克 服加热杀菌方法引起的蛋白质变性和维生素破坏,因而较好地保 证食品原有的营养成分和原有的风味实验已证明高压脉冲电场 对液体食品中的酵母、各类革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌细菌 袍子等菌类有明显的抑制作用,同时,处理没有对食品的感官质 量造成任何影响，而且处理过程温升小,耗能低, 以近几年来对 高压脉冲电场技术在液体食品杀菌保鲜的研究进展较快,具有较 好的工业前景,正向商业化发展
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原理
对于高压脉冲电场的杀菌机理,现在有多种假说,大多数研究者倾 向于认同电场对细胞膜的影响,以此为基础进行了抑菌动力学的推 导。当液体食品处于电场中时,食品中微生物的细胞膜在强电场的 作用下,产生可修复的破裂或穿孔,使细胞组织受损,导致微生物失 活,这种现象称为电穿孔,这己经在细胞融合和提取细胞内物质的 处理中得到了应用。对细胞膜较为通用的模型认为细胞膜的厚度 大约为7nm~10nm,细胞膜可等效于一个具有低介电常数电介质的 平板电容器,电介质的厚度约为3nm,细胞膜 两表面带有极性相反 的自由电荷,大多数细胞膜产生穿孔的临界电势在0.7V~1.1V之间。
南京理工大学材料科学与工程实验教学中心情况简介
南京理工大学材料科学与工程实验教学中心情况简介南京理工大学材料科学与工程系的历史可追溯到 1953 年哈尔滨军事工程学院建校 时的金工金相教研室，1978 年开始招收金属材料及热处理专业本科生，1992 年发展为 材料科学与工程系。
目前建有 “材料优选与评价教育部工程研究中心” 国防科工委 ， “大 型构件焊接技术应用研究中心” ，与中国科学院金属研究所共同组建的“金属纳米材料 与技术联合实验室” 是 ， “江苏省新材料产学研联合培养研究生示范基地” 牵头单位、 “江 苏省应用化学与材料科学研究生创新与学术交流中心”牵头单位， “铜陵市铜产品研究 中心”成员单位之一。
材料科学与工程专业为江苏省首批品牌专业，材料成型及控制工 程、高分子材料与工程为江苏省品牌专业（建设点） 。
优良的“哈军工”精神，培养出卢柯院士为代表的一大批杰出专家、学者。
南京理 工大学一贯重视实验教学建设。
上世纪 90 年代以来随着材料科学的迅速发展，大学在 培养材料专业人才的知识结构中对实验技能和知识的要求越来越高， 对实验教学提出了 更高的要求。
1997 年南京理工大学为保证宽口径专业实验教学课程体系的实施， 对原来 金属材料等专业实验室，进行优化组合，成立了由校、院两级管理、依托“应用化学” 和“材料学”二个国家重点学科的 “南京理工大学材料实验教学中心” ，该中心得到了 学校的长期重点建设。
经过 12 年长期的实验教学积累和不断的改革发展，材料科学与 工程基础实验教学中心已从单一的、 仅面向金属热处理专业的金相实验室发展成为拥有 各类材料制备、加工、性能测试及评价的面向多学科、多专业的点面结合的综合实验平 台， 构建了具有一定规模的实验教学体系。
2007 年被列为江苏省高等学校实验教学示范 中心建设点。
自 2007 年列为示范中心建设点以来，经过“211 工程”“江苏省品牌专业” 、 、 “江苏 省特色专业”“本科评建”“学科建设” 、 、 、江苏省高等学校实验教学示范中心建设点经 费的重点建设， 材料科学与工程实验教学中心得到了快速发展。
静电高压放电脉冲电流电压测量方案
静电高压放电脉冲电流电压测量方案1.概述静电放电是一个快速响应，频谱极宽（从直流到几GHz），大信号的瞬态信号。
为了准确测量静电放电电流与电压信号，对测量探头的基本要求为加入探头后对原来电路信号影响越小，越能准确测量到真实信号。
2.电流探头：电流探头是串联在测量电路中，因此，希望串入电路后对原来的放电回路影响越小越好，一般要求在几欧姆以下。
早期使用的Rogowski Coil测量静电放电电流，但由于其低频段响应不好，国际上90年代以后静电放电测量电流都不再用Rogowski Coil了，而是采用设计极为精窍的电流探头，其输入阻抗为2欧姆，输出阻抗为50欧姆，这样与示波器或衰减器的50欧姆相匹配，防止信号反射产生失真。
亿艾迪.中国ESD-china的EST-CTR1静电放电电流靶，其技术指标如下：电流灵敏度：1V/1A （示波器上1V对应电流1A）输入阻抗：2欧姆 输出阻抗：50Ω 最高放电电压：50kV （接衰减器） 频率带宽：DC～1GHz参考价格：1.3万（含税）供货周期：现货3.电压探头：电压的测量是并联在电路中，在同样满足快速响应，频谱极宽，大信号的瞬态信号的要求条件下，为了减小电压探头并联后对原来电路造成的误差，一般要求探头的输入阻抗比测量回路的高至少在100倍以上（引入的误差小于1%）甚至于1000倍以上。
在本实验中，最高放电电压达到40kV甚至于50kV. 输出电压通常是几伏或几十伏，输出阻抗一般采用1M 欧姆（与示波器的1M欧姆匹配）。
目前市场上可用的电压探头，一种是用电阻分压，电阻分压的虽然输入阻抗可以做得很高，但频率响应非常低，通常只能测量直流或低频信号。
而带宽高的电压探头通常输入阻抗又比较低，一般在几十兆欧姆左右，而且很少能耐压到20kV以上的。
所以市场上的电压探头几乎没有能够符合本实验测量的要求。
只能专门设计制作。
其技术指标参考如下：电压灵敏度：1KV/v (示波器上显示1V, 对应电压1kV)输入阻抗：1000M欧姆输入阻抗：1 M欧姆最高耐压：40kV (静电脉冲)频率带宽：DC～1GHz。
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高压脉冲放电钻进实验平台的研究
作者：赵大军,房昕
来源：《科技传播》2011年第23期
摘要本文介绍了一种利用在液相介质中高压脉冲放电产生的冲击波压力来钻进的实验教学与研究平台。
该实验平台通过高压脉冲放电装置，将电能转换成机械能，产生冲击波压力，实现岩土层的钻进。
实验平台由脉冲电流发生器和放电设备组成。
利用该实验装置，可得到高压脉冲放电在不同脉冲参数、不同土层条件下的钻进效率及扩孔效率。
该实验平台的创建既满足了高压脉冲放电钻进技术的实验教学要求，同时也为高压脉冲放电钻进技术研究提供了实验条件。
关键词高压脉冲放电；钻进；教学实验平台
中图分类号TG669 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）56-0056-02
0 引言
液相介质中发生高压脉冲放电时，在液体内部放电区域产生极高的压力，前苏联专家把这种电能转化为机械能的新方法称为“液电效应”[1]。
目前国内外对高压脉冲放电技术的应用越来越广泛，已应用于液电成型、矿藏勘探、建筑、农业、医疗、生物技术、化学、环境保护等领域[2-4]。
高压脉冲放电钻进实验平台是将高压脉冲放电技术用于地下岩土钻进的实验教学与研究平台。
实验平台实物如图1所示，主要由充电电路、放电电路、接地电路、操纵和信号电路等组成。
充电电路包括高压变压器、电容和脉冲电流发生器；放电电路包括电容、间隙开关、导电电缆和负载；接地电路包括外部接地的负荷元件、低势能放电总线端头用接地螺栓接地；操纵和信号电路包括配电柜、操纵面板和远程操纵平台。
图1 实验平台实物照片
1 高压脉冲放电扩孔钻进机理
高压脉冲放电装置工作原理如图2所示。
该装置主要由高压变压器、高压硅堆、电容器、保护电阻和间隙开关、电势电极、放电间隙、接地电极组成。
从高压变压器输出电压通过高压硅堆整流器获得高压直流电，流经保护电阻向电容器充电，此时间隙开关是断开的，当电容器电压上升到足够大时，间隙开关会在空气中被击穿，放电电路迅速被接通，并将电容器储存的能量在两电极间瞬间释放，并产生压力高达103MPa的强烈冲击波压力。
这个过程如同气泡脉动。
该装置首先将电能转化为热能，通道液体快速升温，温度高达（10~40）×103K，使周围液体蒸发变为高温高压的气体，并迅速膨胀。
膨胀的气体使周围液
体产生具大的冲击波；由于液流的惯性作用，气泡膨胀的后期，气泡内的压力要远小于液相介质的静压力。
在此静压作用下气泡周围产生反向的液相介质运动，结果又使气泡内部压力又大于周围流体压力，因此再次膨胀，如此反复膨胀收缩，造成气泡脉动。
每脉动一次，气泡内部高压向外部辐射一次压力波，这个压力波以几十个连续的衰减形式脉冲循环。
在这种高频的冲击波作用下，岩石被击碎或被疲劳破坏，粘土被压缩扩径。
图2 高压脉冲放电原理图
1.高压变压器；
2.高压硅堆；
3.电容器；
4.保护电阻；
5.间隙开关；
6.电势电极；
7.放电间隙（充满液体）；
8.接地电极
2 实验平台主要部件的功能描述
高压脉冲放电装置主要由充电电路、放电电路、接地电路、操纵和信号电路组成。
充电电路包括高压变压器、电容和脉冲电流发生器；放电电路包括电容、间隙开关、导电电缆和放电头；接地电路包括外部接地的负荷元件，低势能放电总线端头用接地螺栓接地；操纵和信号电路包括配电柜、操纵面板和远程操纵平台。
下面介绍主要部件的作用。
1）充电设备（图3）：将电网动力交流电压转化为指定大小的直流高压电，完成脉冲电流发生器内电容器充电。
为了保证电容器顺利充电和能够产生具有一定频率的脉冲，要求充电设备必须具有一定功率；
图3 充电设备图4 脉冲电流发生器
2）脉冲电流发生器（图4）：脉冲电流发生器是高压脉冲放电装置的重要组成部分，它的功能是在电压值为9kV时储蓄脉冲能量到50KJ。
高压脉冲电流发生器由电容量75µF、额定电压为16kV的电容器组成。
发生器由八组电容器并联连接，且每组电容器由两个电容并联组成，每组电容器都有高电压保险装置；
3）间隙开关（见图5）：采用三电极放电开关，其主要功用是起动脉冲电流发生器；
4）接地保护装置（如图6）：主要功能是在切断电流时保证从脉冲电流发生器的电容中移走剩余电荷，确保装置断电。
这是脉冲放电一个非常重要的一个问题，处理不当就会导致设备不能正常工作，甚至导致人身伤亡的发生。
接地装置需要满足在有效断开电流或者应急断开电流后迅速将剩余电荷从脉冲电流发生器的电容器中排除，保证设备和人身安全；
图5 间隙开关图6 接地保护装置
5）操纵面板：操纵面板为远程操纵装置。
在操纵台中布置变压器、整流器、检测-测量仪器，它是远程调度台；
6）放电头（图7）：工作时，放电头须放在液体中，可将电能转化为机械能，产生冲击波压力。
它是具有正负电极的放电系统。
放电头的两电极之间的间隙长度值非常重要，它对放电钻进效率具有重要的影响。
图7 放电头
3 结论
该实验教学研究平台研制成功后，进行了岩石层的钻进及粘土层的扩孔钻进，钻进效果良好。
通过该实验平台，学生可完成如下4个方面的实验教学和科学研究：
1）不同岩土层中高压脉冲放电钻进碎岩机理的研究；
2）高压脉冲放电参数对粘土层扩孔钻进效率影响规律的实验与研究；
3）高压脉冲放电参数对岩石层钻进效率影响规律的实验与研究；
4）高压脉冲放电钻进技术在锚杆施工中的应用研究。
参考文献
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