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高功率微波(HPM)技术的发展要求高功率脉冲调制器具有功率高、体积小和实用性强的特点。水介质由于具有介电常数大和击穿场强较高的特点,普遍应用于高功率脉冲调制器作中间储能介质。本文采用加压为主、抛光电极表面和添加乙二醇为辅的方法提高水介质耐高电压击穿的能力,并研究了翻滚运动对水介质击穿和浮地对水介质充电的影响。本文的研究结果为水介质脉冲形成线展现了很好的发展前景,为以后研制小型化高功率脉冲调制器奠定了坚实的基础。本文的研究内容包括以下几个方面: 首先,进行了加压水介质耐高电压击穿技术的研究。采用同轴电极试件,在μs级充电下进行了水介质高电压击穿实验和加压水介质击穿实验,证实了Mirza定性理论预言的水介质击穿场强随着静压以1/8次幂的关系而增加的结论,并给出了物理解释,特别,当静压从1atm增加到11atm时,场强增幅为31.5%,修正了Miller经验公式,将实验结果与前人的工作结果进行了比较,指出了时间太短的水介质击穿加压效应不明显的原因。 其次,进行了抛光电极表面和添加乙二醇对加压水介质击穿影响的研究。通过改变电极表面光滑程度和乙二醇浓度,分别进行了加压水介质击穿实验,证实了不同电极表面光滑程度和乙二醇浓度下Mirza关系式仍成立,抛光电极表面、添加乙二醇与加压在提高水介质电击穿能力方面具有可叠加性,将抛光电极表面、添加乙二醇与加压分别进行了比较,特别,在静压12atm、乙二醇浓度80%下,得到实测最高击穿场强为235.5kV/cm,其有效时间归一化后的击穿场强比常压下纯水的相应值提高了112.2%,运用气泡击穿模型对抛光提高水介质击穿场强进行了物理解释。 最后,进行了翻滚运动对水介质击穿和浮地对水介质充电的影响的研究。进行了翻滚水介质击穿和浮地高功率微波系统的实验,实验结果显示了翻滚水介质击穿场强比静止状态稍高和浮地对水介质充电无影响,翻滚提高场强的可能机制为减少电极表面的气泡数目。