穿孔等离子弧焊接中等离子云的检测

应用天体物理等离子鞘层理论的知识 ,分析金属板测量尾焰时产生电压和探针测量等离子云时产生电压的原因。当把探针放置在等离子云中 ,由于等离子体的特殊性 ,将在探针上产生了负电位 ,与工件电位差就是鞘层电压 ,并给出鞘层电压的计算公式 ,通过分析发现 ,鞘层电压大小仅仅与检测处等离子体温度和成分有关。提出了一种用无电源探针检测等离子云的新方法 ,通过检测等离子云中探针上产生的鞘层电压是否为零来判断小孔是否形成。试验验证了鞘层理论在等离子弧焊接中应用的正确性 ,同时给出了探针放置的最佳位置。

脉冲等离子弧焊穿孔熔池的等离子云传感

在探针法检测等离子云理论基础上,研制了实用化的多探针等离子云传感器,并利用尾焰传感器对比检验了所设计传感器的可靠性和检测精度。将等离子云传感器应用于脉冲等离子弧焊穿孔熔池小孔状态检测,并对检测信号的波形特征做了深入研究。分析表明,等离子云检测信号中负脉冲信号可以作为脉冲等离子弧焊穿孔熔池的状态变化的特征判据,负脉冲信号的频率则可以作为脉冲焊接是否保持“一脉一孔”焊接的特征判据。等离子云电压信号可以很好的反映穿孔熔池的状态。

穿孔等离子弧焊接中等离子云电流的产生机制及简化模型

为完善等离子体控制技术,基于等离子体物理理论的知识,对穿孔等离子弧焊接时等离子云产生机理进行了研究,分析探针测量等离子云时产生电流的原因。当把探针放置在等离子云中,由于等离子体的特殊性,将在探针上产生了负电位,通过分析发现,这个负电位大小与检测处等离子体温度有关。从等离子体物理理论的角度出发,将等离子体导电过程简化等效为一个具有内阻的电源,建立了适应于穿孔等离子弧焊接中等离子云电特性的简化模型。该模型能够较好地解释等离子云电信号随着探针到工件中心距离的增加而单调减小的规律,同时给出了探针放置的最佳位置。

等离子云信号检测与影响因素分析

在等离子弧焊接中采用无电源探针法可以检测等离子云,判断焊接小孔是否形成。根据等离子体鞘层理论,伸入等离子云中的探针表面将产生一负电位,称其为鞘层电压。采用探针检测等离子弧焊接中的等离子云,其检测信号与鞘层电压密切相关。由于鞘层电压大小与探针检测处等离子体温度和成分有关,因此,在检测过程中,探针位置、焊接速度和焊接电流等影响等离子云温度的因素是影响检测电压大小的主要原因。试验证明,同样的焊接条件,探针位置不同,检测信号差别很大,甚至可能检测不到等离子云的信号。不同的焊接工艺参数,对应有不同的最佳探针位置,在最佳探针检测位置可以获得最大的检测电压值。

非谐射频阱中离子云系统的精确周期解

射频阱中离子云与检测场的相互作用由周期驱动的Duffing方程描述.本文报道了该方程的一个精确的周期解,它描述了阱参数和外场对离子云周期运动的影响.结果表明,在各参变量满足周期解条件时,离子的运动频率为外场频率的三分之一,运动振幅分别与外场频率、振幅以及阱频正相关,与离子阱的非谐参数反相关.

初始条件对囚禁离子云混沌行为的影响

考虑一个用周期力驱动的Duffing方程描叙的囚禁离子云系统 ,研究初始条件对其同宿轨道混沌行为的影响。结果表明 ,在各参数满足控制条件的情况下 ,初始条件的不同 ,将使轨道处于混沌或有序的不同状态。

Paul阱中离子云囚禁时间的分析

结合缓冲气体Ｈｅ对囚禁离子云Ｎ＋２的冷却实验结果，给出了在综合考虑射频加热和缓冲气体冷却效应情形下，阱中囚禁离子数随时间变化的理论模型，讨论了Ｐａｕｌ阱中的加热系数。γ、离子云温度Ｔ、随机力涨落Ｄ等参数对囚禁时间的影响。

囚禁离子云非谐运动的一类混沌解

考虑射频阱中作非谐阻尼运动的离子云与检测场的弱相互作用，得到初始条件靠近异宿轨道的不稳定周期解．证明当系统参数与初始条件满足一定关系时，系统的不稳定性被控制，所得解成为嵌于混沌吸引子中的稳定解．

由感应电荷研究丝室中雪崩正离子云的分布

工作于自猝灭流光（ＳＱＳ）模式下的多丝室近十多年有很大发展，并得到广泛应用。对ＳＱＳ放电形成的正离子云分布及其扩展线度曾通过照相等光学方法作过研究。本工作是通过计算多丝室中由雪崩正离子云在周围电极上感应电荷的分配和正离子云位置的关系，并和实验测量多丝室工作在正比区和ＳＱＳ区时的感应电荷比较来研究多丝室工作于不同模式下正离子云线度。

激光等离子云穿孔检测技术的开发与应用

随着激光加工技术的快速发展及日益普及,生产加工效率成为行业关注重点。激光等离子云穿孔检测技术旨在最大程度减少加工过程中穿孔阶段设定的多余时间,实现穿孔转切割动作的无缝衔接,最大程度提高生产效率,提高产品的市场占有率。

空间等离子体云精细化仿真及传播特性研究

在电离层中释放钐(Sm)等活泼金属气体,通过光致电离或化学电离,能够人工生成空间等离子体云,以其作为散射体,可开展超短波超视距通信和探测研究。本文开展了电离层Sm释放的精细化效应仿真研究,考虑了热层风场、地磁场、Sm释放速度和流量、运载器飞行速度等参量对Sm在电离层中扩散过程的影响。同时,采用射线追踪方法,研究了空间等离子体云的电波传播特性。结果表明释放参数和环境参数对等离子体云的形态和演化过程具有重要影响,等离子云在不同剖面形态各异,沿地磁场方向及风场方向出现明显拉伸,进一步对等离子体云的传播效应产生影响,导致电波在等离子体云不同剖面传播特性出现差异。

空间等离子体云超视距电波传播特性研究

通过在电离层中释放易电离金属物质人工生成空间等离子体云,可形成无线电波超视距传播的人工信道.基于人工空间等离子体云信道,可解决短波系统依赖于电离层状态的“靠天吃饭”问题,提升短波通信系统的抗干扰能力;亦可突破电离层的自然条件限制,拓展超视距传输的电磁频段范围,实现电波传播的新质能力.本文研究了Sm蒸气在电离层中的物理化学过程,建立了电离层Sm释放物理模型;仿真了空间等离子体云时空演化过程,利用射线追踪方法研究了空间等离子体云的超视距电波特性;建立了空间等离子体云全生命周期超视距散射模型,根据人工等离子体云电子密度强度及分布特性,将几何绕射理论引入人工等离子体云散射场的计算,研究了等离子体云地面散射场的时空变化特性.本文研究为人工空间等离子云超视距信息传输技术研究奠定了坚实基础.

控制离子云混沌运动中的不稳定性

射频阱中离子云与检测场的相互作用由Ｄｕｆｉｎｇ方程描述．在小阻尼条件下，得到嵌于混沌吸引子中的不稳定周期解及其稳定性条件．分析表明，调节直流扫描电压等参数去拟合该条件，可以控制混沌运动中的不稳定性．有关实验定性支持这一结论．

射频阱中异荷离子云耦合运动的实验分析

在射频肼中,观察到两个相隔很近的射频共振吸收峰.适当改变囚禁电压、检测频率等条件时,两峰相对移动或演变为单峰,其特征可由两异荷离子云的耦合运动加以描述.

射频阱中离子云运动的非线性特征的实验观察

在理想构型的离子阱中,单个离子在严格的四极势作用下作谐振运动,其运动频率可由窄线宽的共振检测信号测量,由此已精确测定离子质量和其它基本物理常数.但在通常情况下,由于各种机械的、离子云本身的和检测引起的问题,将导致谐振信号的移动和增宽,以及与离子非线性运动相关的许多现象.如起源于质量的相对论效应的Penning阱中单电子回旋运动信号的迟滞效应,由阱缺陷引起的非谐性力作用下penning阱中单电子轴向运动信号的迟滞现象,因存在另一种离子而产生的射频阱中离子云信号的增宽与畸变。

空间等离子体云的回旋同步辐射

CME在行星际空间传播时,会导致强磁场、高密度等离子体云的出现.回旋同步辐射是此类等离子体的一种主要的射电辐射机制,且携带行星际磁场的重要信息.本文重点探讨了光深T_V≤1时回旋同步辐射的发射、吸收及极化特性,包括热电子、非热电子,投掷角各向同性、投掷角各向异性等离子体云的回旋同步辐射过程的研究分析.在此基础上,推导了考虑折射指数情况下,辐射强度、辐射亮温的表达式.

太阳的空间观测与研究Ⅱ—太阳高能粒子和等离子体云的抛射

太阳空间观测揭示出太阳的高能电子、高能质子发射以及γ射线爆发。证实了有关的太阳射电辐射理论、揭示出太阳耀斑中的核反应。日冕物质抛射和耀斑等离子体云的空间观测揭示出它们之间的区别和联系， 认识到耀斑的热区和冷区。

人工等离子体云的时间演化

分析了高空中人工等离子体云的时间演化,发现人工等离子体云中电子密度的空间分布存在着指数衰减区和平缓衰减区。等离子体发生器的粒子流密度仅影响指数衰减区,对平缓衰减区没有什么影响。平缓衰减区中的平均电子密度约为中性分子密度的十万分之一,并且可以覆盖较大范围。这些结果对于电磁波与人工等离子体相互作用的研究、导弹和空间飞行器的等离子体隐身研究及人工等离子体发生器的设计有一定的参考价值。

高分辨淌度质谱仪器和生物分子结构分析研究

过去几十年,离子淌度技术,特别是其与质谱的联用,已经发展为生物分子结构解析的一种主要手段。质谱可以获得生物分子的质量信息,淌度则可以进一步区分质谱无法区分的异构体或同重素。清华大学精密仪器系欧阳证教授和周晓煜副教授团队提出了一种离子云扫描技术进行离子淌度质谱分析,并于一台改造的小型质谱仪器系统上开展原理验证,实现了对糖、脂质、多肽、蛋白等多种生物分子的超高场离子淌度质谱分析,且测量非对映异构类型的淌度分辨率超过10000,比现有技术水平提升近2个数量级[1]。

人工等离子体云电波传播特性模拟研究

地震、台风等突发事件期间,在常规通信手段故障或硬件设施遭受损毁情况下,亟需具备自主可控的应急通信能力。在电离层中释放特定的金属物质,可以在电离层中生成人工空间等离子体云,以此作为无线电波的强反射/散射区,有望实现自主可靠的远程超视距无线通信,可作为热点地区、深山、极端条件下的应急通信手段。本文基于人工等离子体云技术,开展了等离子体云的超视距传播特性数值模拟研究,建立了等离子体云各向同性散射模型,仿真了不同释放条件下,等离子体云散射场的功率密度分布特性,获得了人工等离子体云传播规律,为人工等离子体云超视距通信研究奠定了初步理论基础。