實(shí)驗(yàn)名稱：棒—環(huán)射流的放電特性研究

測(cè)試設(shè)備：高壓放大器、信號(hào)發(fā)生器、示波器、電壓探頭、相機(jī)等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

圖1：I型棒-環(huán)射流的實(shí)驗(yàn)裝置圖

圖2：II型棒-環(huán)射流的實(shí)驗(yàn)裝置圖

圖1給出了I型棒-環(huán)射流裝置圖，即棒電極放置在導(dǎo)氣管內(nèi)的情況。一根鎢棒(長(zhǎng)度12cm，直徑1.5mm)同軸放置在一個(gè)玻璃材質(zhì)的導(dǎo)氣管(內(nèi)徑7.0mm，外徑9.0mm)中，且棒端與管口對(duì)齊。利用直徑為1.0mm的銅線制成環(huán)電極(內(nèi)徑4.0cm)，將其同軸放置在導(dǎo)氣管口處，使得棒端與環(huán)中心重合。需要指出的是，為了避免兩電極間的火花放電，使得外加電壓的調(diào)節(jié)范圍更大，所以環(huán)電極的直徑要遠(yuǎn)大于導(dǎo)氣管的直徑。圖2給出了II型棒-環(huán)射流裝置圖，即棒電極放置在導(dǎo)氣管外的情況。一根鎢棒(長(zhǎng)度12cm，直徑1.0mm)與一個(gè)銅環(huán)(內(nèi)徑5.0cm，外徑5.2cm)同軸放置，且棒端固定在環(huán)中心。導(dǎo)氣管(內(nèi)徑1.5mm，外徑3.0mm)管口到棒端的距離大約為3.0mm。棒電極(電場(chǎng)方向)與導(dǎo)氣管(流場(chǎng)方向)的夾角α可以在5°-85°的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。對(duì)于這兩種放電裝置，氬氣(純度99.99%)作為工作氣體通過(guò)管口流入到空氣環(huán)境中。氬氣的流量通過(guò)流量計(jì)控制。利用信號(hào)發(fā)生器可以產(chǎn)生不同波形的信號(hào)(直流、正弦波、三角波和方波)，然后通過(guò)高壓放大器放大2000倍后作為高壓信號(hào)。該高壓信號(hào)與環(huán)電極相連接。鎢棒電極接地。利用小電阻(100Ω)分壓的方式或者利用電流探頭測(cè)量回路中的電流。利用電壓探頭對(duì)棒-環(huán)電極間的外加電壓進(jìn)行測(cè)量。放電區(qū)域的發(fā)光信號(hào)利用透鏡由光電倍增管探測(cè)。利用示波器同時(shí)觀察和記錄外加電壓、電流和發(fā)光信號(hào)。利用數(shù)碼相機(jī)和ICCD拍攝放電照片。利用光譜儀通過(guò)光纖采集放電區(qū)域的發(fā)射光譜。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖2：放電絲移動(dòng)速度測(cè)量原理示意圖

子彈傳播速度的測(cè)量方法：通過(guò)曝光時(shí)間為納秒級(jí)的ICCD拍攝的等離子體羽高速照片，可以看出等離子體羽是由一系列快速傳播的等離子體子彈組成。等離子體子彈的傳播速度可以利用高速照片測(cè)得，其測(cè)量原理如圖2所示。圖中給出了兩張不同時(shí)刻拍攝的高速照片。假定在曝光時(shí)間內(nèi)，子彈沒(méi)有向前移動(dòng)。利用兩張照片中子彈傳播的距離差D除以兩張照片的時(shí)間差(t2-t1)，即可得到等離子體子彈的傳播速度。

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圖：ATA-7100高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇