Aigtek高压放大器在金属微粒放电观测研究中的应用

　　实验名称：金属微粒放电观测
　　测试设备：高压放大器、信号发生器、高速摄像机等。
　　实验过程：

图1：实验平台示意图
　　本文实验装置如图1所示，为便于收集运动出电极范围的金属微粒，将电极使用塑料螺栓悬空置于有机玻璃漏斗型腔体中，下部放置微粒收集筒，极间距设置为2cm，在空气中开展实验；直流电压由信号发生器产生正极性信号，经过高压放大器放大施加在电极板上；用高速相机（观测金属微粒的运动和击穿，其中观察微粒运动时使用强光LED对高速相机进行补光，拍摄气隙击穿电弧图像时，使用遮光布附于腔体外表面进行遮光。
　　实验结果：

图2：铝球运动图像（r=1mm）
　　采用0.5mm、1mm、1.5mm半径铝球验证微粒启举电压：采用函数信号发生器逐步加压的方式，在强光LED进行补光的条件下使用高速相机拍摄微粒的启举及运动图像（如图2所示），并记录微粒的启举电压值，与启举电压的理论计算值进行比较，发现实验结果和理论值基本相符。通过高速相机的观察发现，r=1mm铝球在间隙d=2cm的电极间完成从下极板-上极板-下极板的一个运动周期，耗时约为80ms。

图3：r=1.5mm铜球击穿图像
　　在遮光的条件下，使用1.5mm铜球开展实验，逐步加压，微粒直至击穿仍未启举，属于静止直接击穿。击穿电弧从微粒的顶部垂直于上极板，如图3所示。

图4：r=1mm铝球击穿图像
　　使用0.5mm、1mm、1.5mm铝球及0.5mm铜球进行实验，逐步加压，观察到：达到启举电压后微粒启举，并在两极板间往复运动；进一步增大电压直到间隙击穿，遮光下拍摄到的击穿电弧如图4所示。电弧在0.8ms左右的时间熄灭，与金属微粒的运动周期80ms相比非常短，因此微粒的位置可看作在发生电弧的整个过程中并不改变。

图5：r=1mm铜球击穿图像
　　使用1mm铜球进行实验，逐步加压，微粒启举，并首次运动到上极板附近时，间隙击穿，拍摄到的击穿过程如图5所示，且多次实验发现微粒为1mm铜球时，击穿位置只发生在微粒靠近上极板附近时，这也与本文模型分析中关于第三类击穿发生位置的判断相一致。
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