實驗名稱：金屬微粒放電觀測

　　測試設備：高壓放大器、信號發生器(qi)、高速攝像(xiang)機等。

　　實驗過程：

　　圖1：實驗平臺示意圖

　　本文實驗裝置(zhi)如圖(tu)1所示(shi)，為便(bian)于收(shou)(shou)集運(yun)動(dong)出電(dian)極范圍的金(jin)屬(shu)微粒，將電(dian)極使(shi)用塑料(liao)螺栓懸空置(zhi)于有機(ji)(ji)玻璃漏斗型腔(qiang)體中(zhong)，下部放置(zhi)微粒收(shou)(shou)集筒，極間(jian)距設置(zhi)為2cm，在(zai)空氣(qi)中(zhong)開展實驗；直(zhi)流電(dian)壓由信號發生器產生正極性信號，經過高(gao)(gao)壓放大器放大施加在(zai)電(dian)極板上；用高(gao)(gao)速(su)相機(ji)(ji)（觀(guan)測金(jin)屬(shu)微粒的運(yun)動(dong)和擊(ji)(ji)穿(chuan)，其中(zhong)觀(guan)察微粒運(yun)動(dong)時使(shi)用強光(guang)LED對高(gao)(gao)速(su)相機(ji)(ji)進(jin)行補(bu)光(guang)，拍攝(she)氣(qi)隙擊(ji)(ji)穿(chuan)電(dian)弧圖(tu)像時，使(shi)用遮(zhe)光(guang)布附于腔(qiang)體外表面(mian)進(jin)行遮(zhe)光(guang)。

　　實驗結果：

　　圖2：鋁球運(yun)動圖像（r=1mm）

　　采(cai)用0.5mm、1mm、1.5mm半徑鋁球驗證微粒啟(qi)(qi)舉(ju)(ju)電(dian)壓(ya)：采(cai)用函(han)數信號發(fa)(fa)生(sheng)器(qi)逐步加壓(ya)的(de)(de)(de)方式，在強光(guang)LED進(jin)行(xing)補光(guang)的(de)(de)(de)條件下(xia)使(shi)用高速相機(ji)拍攝微粒的(de)(de)(de)啟(qi)(qi)舉(ju)(ju)及(ji)運動圖(tu)像（如圖(tu)2所示），并記錄微粒的(de)(de)(de)啟(qi)(qi)舉(ju)(ju)電(dian)壓(ya)值，與啟(qi)(qi)舉(ju)(ju)電(dian)壓(ya)的(de)(de)(de)理論(lun)計算值進(jin)行(xing)比較(jiao)，發(fa)(fa)現(xian)實(shi)驗結果(guo)和理論(lun)值基本相符。通(tong)過高速相機(ji)的(de)(de)(de)觀(guan)察發(fa)(fa)現(xian)，r=1mm鋁球在間(jian)隙(xi)d=2cm的(de)(de)(de)電(dian)極間(jian)完成(cheng)從下(xia)極板(ban)-上極板(ban)-下(xia)極板(ban)的(de)(de)(de)一個運動周期，耗時(shi)約(yue)為80ms。

　　圖3：r=1.5mm銅球擊穿(chuan)圖像

　　在遮光的條件(jian)下，使用(yong)1.5mm銅球開展實驗，逐步加壓，微粒直(zhi)至(zhi)擊穿(chuan)(chuan)仍未啟舉，屬于靜止直(zhi)接擊穿(chuan)(chuan)。擊穿(chuan)(chuan)電弧從微粒的頂部(bu)垂直(zhi)于上極(ji)板，如(ru)圖3所示。

　　圖4：r=1mm鋁球擊穿圖像

　　使用0.5mm、1mm、1.5mm鋁球及0.5mm銅球進行實(shi)驗，逐步(bu)加壓(ya)，觀察到(dao)(dao)：達到(dao)(dao)啟(qi)舉(ju)電(dian)壓(ya)后微粒啟(qi)舉(ju)，并在兩(liang)極板(ban)間往復運動(dong)；進一(yi)步(bu)增大電(dian)壓(ya)直到(dao)(dao)間隙(xi)擊(ji)穿(chuan)，遮(zhe)光下拍(pai)攝到(dao)(dao)的(de)(de)擊(ji)穿(chuan)電(dian)弧(hu)如圖4所示。電(dian)弧(hu)在0.8ms左右(you)的(de)(de)時間熄滅(mie)，與金(jin)屬微粒的(de)(de)運動(dong)周(zhou)期(qi)80ms相比非常短，因此(ci)微粒的(de)(de)位置可看作(zuo)在發(fa)生電(dian)弧(hu)的(de)(de)整個過程中并不(bu)改變(bian)。

　　圖5：r=1mm銅球擊穿圖像

　　使(shi)用1mm銅(tong)球(qiu)進(jin)行實(shi)驗(yan)(yan)，逐步加(jia)壓，微(wei)粒啟舉(ju)，并首(shou)次(ci)運動到(dao)(dao)上極板(ban)附(fu)(fu)近(jin)(jin)時，間隙擊(ji)(ji)穿(chuan)(chuan)，拍攝到(dao)(dao)的(de)擊(ji)(ji)穿(chuan)(chuan)過程如圖5所示(shi)，且多(duo)次(ci)實(shi)驗(yan)(yan)發現微(wei)粒為1mm銅(tong)球(qiu)時，擊(ji)(ji)穿(chuan)(chuan)位(wei)(wei)置只發生在微(wei)粒靠近(jin)(jin)上極板(ban)附(fu)(fu)近(jin)(jin)時，這也與本文模(mo)型分(fen)析中關于第三類(lei)擊(ji)(ji)穿(chuan)(chuan)發生位(wei)(wei)置的(de)判斷相一致。

　　高壓放大器(qi)推(tui)薦：ATA-7050

　　圖：ATA-7050高壓放大器指標參數

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