摘要：致病微生物气溶胶(PMA)是典型的环境污染物,也是对人类健康的主要威胁之一。为了解决传统的高效颗粒空气过滤器(HEPA)系统只能过滤PMA的主要局限性,该研究开发了一种新的等离子体空气净化系统(PAPS),它可以同时过滤PMA并杀死内部的微生物。本系统采用大面积的针状电晕放电阵列覆盖气流通道,并设计了专有的模块化组件,使得PAPS组件易于清洁和重复使用,以实现长期、低成本的运行。此外,该研究集成了人工神经网络与遗传算法(ANN-GA)来优化PAPS的工作参数。通过在最佳工艺条件下对PMA进行有效捕捉和灭活,验证了ANN-GA模型的可靠性。本研究通过层流场、电场、等离子体场和带电粒子运动的多物理场耦合模拟,研究了PAPS系统的净化机制,并进一步验证了其关键工作参数。最终的实验证明,在最佳工作参数下,PAPS可以有效地拦截和灭活PMA中的所有细菌。

摘要：为满足智能电网对先进传感技术和复杂电磁环境下高精度电流测量的需求,提出一种基于TMR传感器阵列和Newton-Cotes数值求积算法的电流测量方法。通过建立复杂干扰磁场环境的仿真模型,验证了不同状况下求积算法的准确性;设计了电流传感器的系统结构和硬件电路;制作了测量装置样机,搭建了实验平台,并进行了性能测试。结果表明,文中提出的方案具有较高的测量精度和抗外磁场干扰能力,在无聚磁环的情况下,0~16 A电流测量范围内最大相对误差分别为直流0.31%和工频交流1.00%,在电流导线位置和传感器姿态发生变化时仍能保持较高精度。

摘要：针对现有电容器放电开环控制产生的平顶脉冲磁场稳定度难以满足核磁共振要求这一问题,提出一种平顶磁场闭环连续微调控方案。在脉冲磁体中放置一个补偿线圈,其由蓄电池供电,采用前馈控制加反馈控制的策略,利用IGBT有源区对补偿线圈的磁场进行线性调控,补偿背景磁场的波动,形成高稳定度平顶磁场。为此,设计了IGBT工作于有源区的驱动电路,搭建了原型机进行实验,结果表明,该方法能够将磁场稳定度提升至50×10^(−6),验证了方案的可行性。

摘要：为解决脉冲强磁场实验装置难以直接用于实验教学问题,构建了脉冲强磁场实验装置虚拟仿真实验教学系统。通过设计认知学习、虚拟装配、参数设计等多个不同模块层级的虚拟训练,旨在使学生充分了解和掌握脉冲强磁场实验装置的组成、工作原理和基本设计方法。该虚拟仿真系统开辟了大科学装置实验教学新路径,在学生工程实践能力培养、科研反哺教学、学科交叉融合等方面取得了显著成效。

摘要：探讨了大功率脉冲电源模块中主放电开关和预电离开关整体系统的设计、制造和试验过程。在主放电回路中选择石墨型两电极气体开关作为主开关,因为其在高峰值和快上升沿时间电流的作用下具有很长的工作寿命,并由此构建了基于脉冲变压器的主开关触发器,其中气路控制装置是该系统的辅助设备。在预电离回路中选择石墨型三电极气体开关作为放电开关,并给出了能够同时输出高电压和大电流的预电离开关触发器的设计原理。最后,电气特性测试实验表明两电极主开关峰值电流超过700kA,总转移电荷量超过200kC,此外通过更换电极,开关的寿命可以延长。预电离开关在充气230kPa绝对气压、充电电压23kV下,击穿时延平均值为7.5μs,时延抖动为0.656μs;预电离开关寿命试验的结果显示开关工作4000发次后石墨电极无需更换,开关的总转移电荷量超过10kC。

摘要：脉冲变压器与陡化开关结合的方式是产生纳秒脉冲较为成熟的方式,采用这种方式,研制了一种基于空芯Tesla变压器和陡化开关的紧凑高压重复频率纳秒脉冲源。该脉冲源主要由重复频率充电模块、Tesla变压器和陡化开关三部分组成,重复频率充电模块主要通过晶闸管的时序配合实现,Tesla变压器为脉冲源装置系统的核心及主升压模块,陡化开关是一个三电极自击穿型气体开关,用于将变压器次级输出的电压陡化成纳秒快脉冲波形,对该重复频率脉冲源以上各部分进行了详细的设计和测试。实验结果表明,该脉冲源可以在6kΩ的负载电阻上输出幅值100kV、上升沿约为30ns、最高频率可达500Hz的高压纳秒脉冲。

摘要：测量物质在不同外加磁场方向下的电输运性质是近年来研究拓扑量子材料的一种重要实验方法,为探索物质的新奇特性提供了独特的视角和手段.研究表明,在超高强度的脉冲强磁场下,材料的电输运研究可能扩展至量子极限区域,将观察到更加丰富的物理现象.而现有的电输运测量系统中,稳态场下的样品测量杆受限于尺寸和材料,难以适应脉冲场测量要求;脉冲场下的传统样品测量杆的角度分辨率和空间利用率较低,亟需研制更高性能的转角测量系统.为此,本文提出一种拉杆式转角样品杆,基于该转角样品杆的脉冲强磁场电输运测量系统,能够在极低温、强磁场的极端环境下,于脉冲磁体中心通孔的微型样品腔内开展磁场方向190°范围内任意变化的电输运性质测量实验,其旋转结构稳定性良好,转角控制精度达到0.1°;通过合理设计集成电路布局、前置补偿放大和数字锁相提取等信号处理环节,电输运测量结果的精确度优于0.1 m W.本文详细阐述了该测量系统的组成、转角测量杆的设计与研制、校准原理与信号处理过程,并简要介绍了该测量系统在费米面重构、拓扑绝缘体表面态、量子极限输运、超导电性等前沿研究领域的应用.

摘要：电阻和电感的精确测量对于磁体的设计和分析具有重要意义。文中阐述了数字锁相放大技术测量脉冲磁体阻抗的基本原理。详细分析了参考信号与被测信号频率偏差对测量结果的影响。提出了一种基于无感高精电阻的改进方案。改进的测量系统在一定的频率偏差范围内,可以减小频率偏差对测量结果的影响。最后,通过实验验证了这一方案的可行性。

摘要：针对脉冲强磁场装置中放电磁感应强度、放电电流等重要测量数据的实时共享和跨软件平台传输的需要,设计了基于TCP/IP通信协议的脉冲强磁场测量数据实时远程传输系统。其服务器位于实验站,软件平台为LabVIEW,完成数据的本地测量、高速采集和实时传输;客户端位于控制室的主控程序,由Visual C++编写,完成实验站的录波启动、数据采集触发等控制功能,并实现服务器端传输数据的实时显示和存储。在传输系统的设计中,采用了心跳、预触发和分组传输等机制,保证在强磁场环境下实现采集数据的远程实时、可靠传输。测试表明,该系统可在2 s内将所有波形数据可靠地上传到主控程序。

摘要：国家脉冲强磁场科学中心(筹)在国际上首次大规模地将铅酸蓄电池用于脉冲强磁场,该蓄电池型电源由900台12 V/200 Ah的阀控式铅酸蓄电池通过串并联组成770 V/35 k A/2 s的电源系统,初步实现了35.8 T/2 s的长脉冲磁场以及25 T/200 ms/0.01%的高精度平顶磁场,拓宽了科学实验的研究领域。为了提高科学实验的效率、电源系统的安全性以及电池的寿命,专门研制了一套蓄电池性能测试平台。该平台由基于IGBT并联的脉冲放电开关、阻性负载、电压电流测量以及基于Lab VIEW的控制系统等组成,可以实现蓄电池静态和动态性能的测定。试验结果表明该平台运行可靠,满足设计要求。