染污绝缘子放电空间电场时频特性研究

恶劣气象条件地区的污闪事故时有发生,而目前对污秽外绝缘放电机制的理解还不够全面。为揭示污秽绝缘子放电空间电场特性,该文提出了一种新的污闪预警方法。在前期研究基础上,开展了染污绝缘子放电空间电场波形监测试验,重点研究了空间电场波形的时频特征参量。对于时域特征,对空间电场信号有效值、峰峰值、峰值因子三个时域特征量进行了研究,获得了其与盐密、绝缘子闪络状态的关系;对于频域特征,对空间电场信号进行傅里叶分解,获得了不同试验条件下的频谱图,发现发生闪络时,绝缘子空间电场信号中谐波分量占比升高,并提出可用三次谐波因子来描述绝缘子污闪放电发展程度。研究成果可进一步揭示污闪放电机制,并为解决恶劣环境下输电线路污闪预警的实际工程问题提供技术支撑。

空间电场作用下聚合物形貌演变及光学性能研究

聚合物薄膜表面的微纳结构具有独特的光学性能,在柔性电子和显示器件中有潜在的应用前景。而空间电场是构建表面形貌的有效手段。本研究以光固化聚氨酯(PU)为对象,用comsol软件模拟了空间电场作用下PU预聚体的介电常数、黏度、表面张力、电压对形貌的影响。进一步通过实验,在600 V空间电场制备出高度为327μm的柱状阵列微结构PU透明薄膜。该薄膜在380~750 nm波段,其出光效率提升了18%,且微结构对色温没有影响。

空间电场对冷鲜猪肉低温保鲜效果的影响

为探究空间电场技术对冷鲜猪肉低温保鲜贮藏过程中品质的影响,通过对冷鲜猪肉鲜度指标、低场核磁共振弛豫图谱及成像的分析,探究不同电场强度(0、3、6、9 kV/m)下冷鲜猪肉低温(4℃)保鲜品质的变化。结果表明,与对照组相比,试验组的冷鲜猪肉品质明显改善,猪肉肌纤维排列更紧密,且添加9 kV/m电场强度的猪肉样品品质最优,在贮藏末期,其总挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)值和汁液流失率仅为14.82 mg/100 g和4.22%,水分含量高达71.33%,而对照组下降至66.34%。通过低场核磁共振技术对弛豫时间T_(2)和磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)进行分析,T_(21)、T_(22)和T_(23)的峰面积均出现降低,说明3种形式的水出现迁移的现象,但试验组的横向弛豫时间T_(21)、T_(22)、T_(23)均大于对照组,且9 kV/m的电场强度抑制水分转化和减少的效果最佳。在MRI成像分析中,对照组成像为黄绿色,水分流失严重,电场组成像为红色,且施加9 kV/m电场强度的猪肉样品保水性最好。综上所述,空间电场能够抑制冷鲜猪肉的品质劣变,对冷鲜猪肉具有良好的保鲜效果。

空间电场对微冻贮藏中华管鞭虾(Solenocera crassicornis)鲜度和脂质的影响

研究不同强度的空间电场对微冻贮藏中华管鞭虾鲜度和脂质的影响,以挥发性盐基氮(total volatile base nitrogen,TVB⁃N)含量、汁液流失率、脂肪含量、游离脂肪酸(free fatty acid,FFA)含量、过氧化值(peroxide value,POV)、硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid reactive substances,TBARS)含量为评价指标,采用无电场(对照组DY1)、加电场2 kV/m⁃50 Hz(试验组DY2)、3 kV/m⁃50 Hz(试验组DY3)的空间电场装置,研究其在-4℃贮藏28 d时鲜度及脂质的变化情况,并对鲜度及脂质特性指标进行相关性分析。贮藏28 d时,试验组DY3的TVB⁃N含量上升至31.79 mg/100 g,比DY1组、DY2组增加7.28、9.93 mg/100 g;对照组汁液流失率达9.37%,分别比试验组增加1.43%、1.79%;对照组脂肪含量下降至0.45 g/100 g,相比于试验组分别减少0.04、0.05 g/100 g;FFA含量上涨至4.87%,比试验组增加0.22%、0.35%;POV增至6.72 g/100 g,比试验组增加0.44、0.68 g/100 g;TBARS增至0.88 meq/kg,与试验组相比分别增加0.12、0.17 meq/kg。综上可知,添加电场可以有效保持中华管鞭虾在微冻贮藏中的鲜度及脂质品质,且3 kV/m⁃50 Hz的电场保鲜效果更佳。

基于高通量测序探究空间电场对带鱼保鲜过程中微生物群落的影响

为研究空间电场技术对带鱼的保鲜效果,采用高通量测序(Illumina Miseq)技术,对舟山带鱼在空间电场结合微冻保鲜贮藏期间菌相变化及其碱基段进行基因测序,通过操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU)群落聚类及相关分析、多样性指数分析、菌群组成分析、样本菌落结构分析、相关性分析,分析影响带鱼保鲜效果的微生物菌落组成和生物信息。设置3 kV/m和2 kV/m两组电场参数,并以无电场处理组作为对照,各组均置于-4℃下低温贮藏,探究不同强度电场处理对舟山带鱼微生物群落组成的影响。根据菌属相对丰度结果,推测空间电场结合低温对舟山带鱼保鲜过程中,嗜冷杆菌属(Psychrobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、紫色杆菌属(Janthinobacterium)对带鱼腐败变质的影响显著,20 d后,经3 kV/m处理的样品其OTU6嗜冷菌属和OTU13假单胞菌属的相对丰度均小于1%,而且OTU7、OTU14、OTU8、OTU9等菌属未被OTU聚类。结果表明,带鱼在冷藏过程中存在卫生质量风险,而空间电场能够有效抑制带鱼贮藏过程中腐败菌的增殖,从而延长带鱼的货架期。

张衡一号空间电场探测仪设计

张衡一号空间电场探测仪为我国首发电磁监测试验卫星(CSES)主载荷。基于探测原理以及与轨道等离子体环境电势耦合模型,论述了张衡一号双探针式空间电场探测仪设计基本原则和依据;针对不同的轨道等离子体环境条件和鞘层厚度,阐述了相应的球形探针收集电流、相对耦合电势及鞘层阻抗的数学表达,分析了该探测仪电场探测精度的影响因素以及主动偏置电流效应,研究表明,对于CSES飞行轨道环境条件,采用施加负向偏置电流,可使得探针鞘层阻抗小于1×105Ω,从而提高空间电场探测精度;研究了张衡一号空间电场探测仪探针间耦合电势差测量等效电路模型和球形探针最小几何半径设计约束条件,结果表明,对于CSES飞行轨道通常等离子体环境条件,当球形探针几何半径r3×10-2m时,可实现两球形探针电势差测量偏差系数α!10-6的设计要求。在以上基础上,叙述了张衡一号空间电场探测仪球形探针结构与电子学设计,并简述了探测系统主要组成、工作模式和频段等。

空间电场对植物吸收CO_2和生长速度的影响

为研究空间电场对植物吸收CO2和生长速度的影响,首先采用同位素示踪法,分析了不同空间电场调控营养液栽培的番茄秧吸收CO2气体和HCO3-阴离子的能力,证实了14C—HCO3-是一种受控于空间电场变化的阴离子,且空间电场强度的变化方向调控着14C—HCO3-阴离子流的流动方向。在此基础上以蕹菜(空心菜)为试验材料,采取空间电场与增施CO2浓度的参数组合,做对比生长试验,通过红外线CO2分析法揭示了空间电场的极性对植物吸收CO2的速度有显著影响,且正向空间电场能显著促进植物对CO2的吸收,并得到正向空间电场与足量的CO2浓度相配合能大幅度提高温室蔬菜生长速度,使作物产量倍增的结论,为建立空间电场促进植物生长技术提供理论依据。

基于空间电场效应的高电压测量装置的研究

本文在对一种基于空间电场效应的电容分压器的电场进行计算分析的基础上,讨论了这种新型电容分压器的安装位置与高压探头对地分布电容间的关系,椭球形和圆球形高压探头的电场分布情况以及测量不同电压等级时高压探头球体的最小半径等问题,设计了电容分压器的结构及参数。作为该新型电容分压器的一种应用,设计了一套完整的高电压测量装置。试验表明,该装置具有较好的测量精度和响应特性,信号波形的再现能力较为理想,适用于电力系统中高压输电线路等设备的暂态高电压信号的现场试验测量。

空间电场耦合单线电力传输:仿真、理解与构建

为探索新型便利的电力传输技术,该文结合之前提出的空间电场耦合单线电力传输(single-wire power transmission,SWPT)系统及其集总参数电路模型,开展了多种基于电路结构和参数的仿真研究。包括输入输出阻抗、输出电压、输出功率,以及传输效率的频率特性;特斯拉变压器高压线圈上端导体对地电容、传输距离、负载阻抗等参数对SWPT系统性能的影响。在仿真过程中,对SWPT系统的电磁现象和规律进行了解释,讨论了两个不同谐振频率的特点,分析了影响传输功率和传输效率的关键因素。最后构建了单线电力传输示范系统,并在室内和室外环境下进行试验,传输距离分别为10和30m,最大传输功率达到80W。单线电力传输的研究可视为实现长无线电力传输的关键步骤之一。

典型表面状态下的绝缘子空间电场特性研究

目前通常依靠监测绝缘子表面泄漏电流来实现污闪预警,该方法作为一种接触式在线监测手段,在可靠性、便捷性等方面仍有很大的提升空间,且已有研究指出可通过非接触方式进行有效监测。因此,文中研究典型表面状态下绝缘子空间电场分布特性,利用有限元仿真软件建立了普通支柱绝缘子的静电场仿真模型,对比分析了干燥、湿润、放电情况下的绝缘子周围空间电场的幅值大小及变化规律;利用人工污秽试验验证仿真结果。研究结果表明,不同表面状态下的绝缘子空间电场所反映的幅值大小差异明显,在表面湿润及有电弧爬电的情况下,空间电场垂直分量分别增长近50%和20%。研究结果可为输配电外绝缘的状态监测提供新思路。

空间电场调控植物体内Ca^(2+)量的试验研究

采用同位素示踪测定方法,对空间电场调控植物吸收与输运各种离子性营养物质进行了研究。试验表明,空间电场强度的变化可以调控Ca2+离子流的流动方向,正向空间电场强度的迅速下降能使植株根区的Ca2+离子流向植株的地上部分;当该电场强度迅速增加时,地上部分的Ca2+阳离子则流向植株根区。为此,通过实验证明了正向空间电场与足量的CO2相配合能大幅度提高温室果菜产量和果实硬度、糖度。

基于分形理论的高速铁路高架桥接触网系统雷击空间电场研究

雷击高速铁路高架桥接触网系统的空间电场研究是高速铁路防雷研究的基础。本文采用有限差分法和超松弛迭代法计算雷击高速铁路高架桥接触网系统的空间电场,结合雷电先导分形发展的统计特性和跃变判据确定出相应的模型参数,建立并验证了雷击高速铁路高架桥接触网系统的雷电先导分形模型。通过该模型的仿真,得到接触线和AF线有无工作电压、不同高架桥高度和不同雷电流幅值3种情况下的雷电跃变前一瞬间的空间电场。分析结果得出:接触线和AF线的工作电压、高架桥高度和雷电流幅值均会影响该空间电场的分布,雷电流幅值还会影响该空间电场的数量级大小。

空间电场对番茄初果期生长及生理特性的影响

[目的]通过日光温室试验,研究空间电场对番茄初果期生长性状与生理特性的影响,为空间电场在蔬菜生产中的应用提供依据。[方法]试验设置对照温室和试验温室,分别测量番茄初果期内的株高、茎粗;测定番茄叶片叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性及番茄根系活力等生理指标,进行比较分析。[结果]与对照温室相比,空间电场处理后的番茄植株,其株高增长19.3%、茎粗增长18.9%;空间电场处理后的番茄植株叶片SOD、POD、CAT活性分别增长13.7%、32.6%、23.4%;叶片叶绿素a含量增长17.3%,叶绿素b含量增长54.4%;植株根系活力增长79%。[结论]日光温室内布设空间电场能有效提升番茄生长性能、酶活性、叶绿素含量和根系活力,为番茄等温室作物"绿色生产"提供一种可行的技术措施,同时也为化肥和农药的"减施、低施"技术提供一定的参考。

空间电场对日光温室番茄生长发育及产量的影响

以"申粉998"番茄为试材,研究了在日光温室中安装空间电场对其株高、茎粗、产量、果形指数、单果重、含糖量、商品率、抗病性的影响。结果表明:安装空间电场的温室番茄株高、茎粗、含糖量和商品率均比CK高,总产量比CK提高了13.96%,单果重比CK增加25.05%,但空间电场对番茄的果形没有影响,也不能降低番茄病毒病的发病率。

空间电场探测球形传感器表面涂层光电特性研究

空间电场探测球形传感器是利用卫星平台在空间耦合等离子体电势的敏感部件。球形传感器通常采用加工性能良好、质轻的铝合金材料,表面涂覆导电涂层。而涂层的光电特性会影响电场的测量精度。本文对涂层光电特性对光电子流的影响、对接触电势的影响两个方面进行了理论分析;并就传感器材料铝合金2A12基底、涂层环氧掺碳材料DAG213为研究对象,测量并研究了可表征其光电特性的功函数及其变化;研究结果表明,DAG213涂层表面功函数较铝合金基底有不少于1eV的提升,且标准差有不少于0 eV的降低,说明DAG213涂层的功函数更为均匀,更有利于提高传感器在空间的电场测量精度。

油纸绝缘结构的空间电场测量技术及应用评述

换流变压器是高压直流输电系统的核心设备,其绝缘设计的有效性与合理性十分关键。就换流变压器油纸绝缘空间电场而言,目前的研究多集中在其不同运行工况下的数值计算方法,但其有效性与准确性缺乏有效的空间电场强度实测数据的支持,因为油纸绝缘中空间电场的测量方法一直是测量研究中的难点问题。针对可以应用到油纸绝缘空间电场测量的模拟实验法、Pockels效应法和Kerr效应法等三种测量技术的现状及其应用的情况展开评述,认为Kerr效应法具有不引入其他介质、不改变原有电场的分布、响应时间快以及可以进行二维电场测量的优点,在油纸绝缘空间电场的测量中具有较大的潜力。基于Kerr效应的研究发现,在不同极性直流电压下油纸绝缘空间电场的暂态和稳态特征差异显著,极性效应明显。这或许是由于油纸绝缘中界面电荷在直流电场作用下的产生过程及影响因素存在特殊性所致,而利用目前应用广泛的RC模型则难于对此做出合理的解释。

空间电场阴极聚水机理及初步试验研究

为了解决干旱地区缺水问题,采用施加正向空间电场的方法,使悬浮在气体中的雾粒荷电在静电力的作用下定向移动,迅速地积聚到作为阴极的土壤表面,同时也抑制了土壤水分蒸发,从而实现了空间电场的阴极聚水。为此,设计了一种电极电压、异极距和间歇工作节拍可调的空间电场聚水试验系统,研究了空间电场对土壤含水率的影响规律。初步试验结果表明,在气候条件比较干旱的情况下,在正向空间电场中的土壤水分蒸发明显要比在大气电场中的慢,说明了适宜的正向空间电场可以抑制土壤水的蒸发。

任意三角形均匀带电线框的空间电势和空间电场计算

从均匀带电直线的电势出发,采取分段计算然后叠加的方法,首先导出均匀带电任意三角形线框的空间电势表达式,然后,利用电场强度与电势梯度的关系,进而导出了均匀带电任意三角形线框的空间电场表达式,并讨论了均匀带电正三角形线框和中心轴线上的特殊情况.

室外空间电场对室内电磁环境影响的研究

目的根据国家有关电磁辐射环境水平的规定,预测近区场范围内室外场强对居室内人体健康的影响。方法根据不同楼层高度室外场强值导出室内场强的分布和衰减模式。结果对于钢筋混凝土浇注墙体室内电场强度随着与窗口距离的增加基本按指数规律衰减。结论提出的预测模型可用于估算空间电磁场对人群居住环境的影响,可作为预测待建高层建筑室内电磁影响水平的参考模式。

基于FPGA的空间电场信号采集系统设计

提出一种基于FPGA的空间电场信号数据采集与处理系统的设计方案,FPGA为主控制器控制A/D采样和同步422发送。X,Y,Z三个方向的空间电场信号经过信号处理和A/D采样,在FPGA片内滤波划分为不同的频段,通过同步422接口发送到后续设备。该系统性能可靠稳定,致力于应用在探空火箭有效载荷——箭载电场仪上,对其他电场信号采集与处理系统也有一定的应用价值。