Разработка импульсного высоковольтного электрооптического моста и исследование предпробивной электропроводности воды

• Автор: Овчинников, Игорь Трофимович
• Шифр специальности: 05.14.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 170 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ.

1. ОСОБЕННОСТИ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ЖИДКИХ ДИЭЛЕКТРИКОВ.

1.1. Объект измерений.

1.2. Специфика задачи измерений

1.3. Электрические методы

1.4. Оптические методы.

1.5. Заключение

2. ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ

В ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИХ МОСТОВЫХ СХЕМАХ.

2.1. Электрооптическая мостовая схема

со скрещенными ячейками Керра
2.2. Электрооптическая мостовая схема
с двухлучевым интерферометром
2.3. Уравнения электрооптического моста
2.4. Оптическая компенсация тока смещения.4
2.5. Дифференциальные измерения4
2.6. Заключение
3. ИСТОЧНИКИ ОШИБОК ИЗМЕРЕНИЙ И ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ ИМПУЛЬСНОГО высоковольтного ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКОГО МОСТА.
3.1. Схема с сосредоточенными параметрами
3.2. Схема с распределенными параметрами.
3.3. Краевой эффект в ячейках Керра
3.4. Краевой эффект в измерительной емкости
3.5. Времяпролетная расконпенсация.
3.6. Электропроводность ячеек Керра
3.7. Заключение
4. ИМПУЛЬСНЫЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ЭЛЕКТРООПШЕСКШ мост
ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЖИДКИХ ДИЭЛЕКТРИКОВ
4.1. Измерительный узел
4.2. Высоковольтный генератор наносекундных импульсов. .
4.3. Система фоторегистрации и синхронизации
4.4. Заключение.
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕДПРОБИВНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ВОДЫ .
5.1. Собственная электропроводностьЗ
5.2. Инфекционная электропроводность
5.3. Примесная электропроводность.
5.4. Эффект релаксации протонной проводимости воды
5.5. Эффект релаксации примесной электропроводности
воды в присутствии диполярных ионов аминокислот.
5.6. Заключение.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Представляется перспективным использовать достоинства элект-рооптических измерений при разработке методики и экспериментальной установки для исследования импульсной высоковольтной проводимости диэлектриков в предпробивных электрических полях. Цель настоящей работы - создать методику измерений электропроводности жидких диэлектриков при воздействии высоковольтных импульсов и получить экспериментальные данные о предпробивной электропроводности воды. На защиту выносятся следующие положения. Предложены и разработаны мостовые схемы, в которых, в отличие от известных, измерение высоковольтной электропроводности диэлектриков осуществляется оптическими способами (электроопти-ческие мостовые схемы), что позволяет повысить точность, чувствительность, быстродействие и помехоустойчивость измерений. Создан импульсный высоковольтный электрооптический мост для исследования электропроводности жидких диэлектриков при воздействии импульсов с амплитудой до 0 кВ и длительностью * не. Полоса про-пускания электрооптического моста не менее 0 МГц, при амплитуде импульсов 0 кВ и времени регистрации тока не чувствительность не хуже мА, а при времени регистрации I мке - не хуже 0,6 мА, уровень наводок не превышает порога чувствительности во всей полосе пропускаемых частот. Пробой исследуемого образца не приводит к амплитудным перегрузкам регистрирующей аппаратуры. Предпробивная электропроводность воды, независимо от степени ее очистки, имеет преимущественно ионную природу и обусловлена присутствием собственных ( Н+ и ОН“), примесных и инжектируемых ионов. Ом см выше низковольтной вплоть до начала развития ионизованного канала пробоя. Поверхность металлических электродов в воде при воздействии высоковольтных импульсов представляет собой инжектирующий ионный контакт резервуарного типа с ограниченной емкостью и способностью н восстановлению. Этот контакт монет быть истощен, если электроды изготовлены из химически инертных металлов (например -нержавеющей стали), путем многократных воздействий высоковольтными импульссИяи на межэлектродный промежуток, заполнений непрерывно заменяемой деионизованной водой, без его пробоев. Обнаруженный эффект релаксации примесной электропроводности воды можно объяснить гипотезой о рекомбинации ионов путем протонного обмена под действием сильного электрического поля. Диссертация содержит 5 разделов, введение, заключение и излокена на 0 стр. В первом разделе приведен анализ современного состояния вопроса о высоковольтной электропроводности жидких диэлектриков и существующих импульсных методах ее измерения, сформулированы задачи раСоты. В третьем разделе приведен анализ источников ошибок измерений, изложены принципы оптимального конструирования и технические требования к импульсным высоковольтным электрооптическшл мостам. В четвертом разделе описана созданная экспериментальная установка. В пятом разделе приведены экспериментальные и теоретические результаты исследования электропроводности воды в сильных импульсных электрических полях. Объект измерений. Электропроводность жидкостей может изменяться в широких пределах, так как сильно зависит от многих факторов. Таблица I. Относительная диэлектрическая проницаемость ? Вина). В результате этого в нежэлектродном промежутке происходит перераспределена полей и зарядов, перенос разнообразных продуктов электрохимических реакций от электродов в объем жидкости и из объема на электроды, вступают в действие электроконвекционный и термоконвекционный механизмы переноса. Электропроводность жидкости становится неоднородной по объему и изменяется во времени. Относительный вклад в увеличение проводимости перечисленных выше факторов зависит от длительности воздействия сильного поля на жидкость. Ч = ? Ч/<3' " максвелловское время релаксации, =1. ПГ^ = 1-/2. Щ -дрейфовая подвижность носителей заряда, Т) - коэфхоициент диффузии. ЛЧ-. В этой случае ток проводимости в основном контролируется скоростью электродных электрохимических реакций и диффузионным тепломассообменом, поэтому стационарная вольтамперная характеристика исследуемого образца больше характеризует процессы в тонких приэлектрод-ных слоях, чем проводящие свойства объема жидкости /,/. С , .