電磁脈沖模擬器設(shè)計及其水稻紋枯菌殺滅效果研究.pdf

1、近幾年來，脈沖功率技術(shù)在農(nóng)業(yè)生物工程交叉學(xué)科的應(yīng)用倍受關(guān)注。本文以電容儲能型脈沖發(fā)生器為研究對象，結(jié)合高電壓技術(shù)和脈沖功率技術(shù)研制了高壓電磁脈沖模擬系統(tǒng)。結(jié)合目前國內(nèi)外相關(guān)的研究結(jié)論，通過理論分析和試驗相結(jié)合的方法對電磁脈沖模擬系統(tǒng)的工作特性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，對脈沖產(chǎn)生的影響因素和影響規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)的分析，驗證了電磁脈沖模擬系統(tǒng)設(shè)計方案的正確性和可行性并對電磁脈沖水稻紋枯菌的殺滅效果進(jìn)行了研究，所完成的工作及取得的結(jié)論歸納如下:

2、　　 1.分析了雙指數(shù)脈沖形成、傳輸和測量的基本原理。對氣體火花開關(guān)的放電機(jī)理和放電過程進(jìn)行了探討并得出結(jié)論:開關(guān)電場比較均勻時，放電穩(wěn)定性好;持續(xù)電壓作用下氣體開關(guān)的放電時延和擊穿電壓分散性相對于沖擊電壓要小;氣體的種類、密度、濕度和壓強(qiáng)都對放電特性有決定性的作用;對橫電磁波小室的結(jié)構(gòu)和傳輸特性進(jìn)行了分析，總結(jié)了高次模出現(xiàn)的規(guī)律;對電阻型分壓器的性能進(jìn)行了分析并提出改善措施;分析了測量過程中誤差的來源，針對性的提出了相應(yīng)的解決方法。

3、
　　 2.設(shè)計了試驗用高壓直流電源的。針對傳統(tǒng)電源體積大、輸出精度和穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，設(shè)計了基于ZVS移相全橋DC/DC變換器的高頻直流電源。主電路由整流濾波電路、全橋逆變電路、高頻變壓器和倍壓整流電路組成;以TMS320F2812為控制核心，設(shè)計了驅(qū)動電路、檢測電路、保護(hù)電路以及輔助電源電路。電源最大輸出電壓30 kV，電流2mA。
　　 3.針對以往開關(guān)放電模擬中使用固定電阻或線性可變電阻代替實際放電過程中非線性的火

4、花電阻，存在較大誤差的情況，提出一種基于Matlab/Simulink的模擬方法。在Matlab/Simulink環(huán)境下建立了氣體火花開關(guān)放電的仿真模型，仿真分析了不同儲能電容、電感和負(fù)載下所產(chǎn)生放電脈沖的時域特性。仿真結(jié)果表明，負(fù)載一定的情況下，輸出脈沖的上升沿取決于系統(tǒng)電感，下降沿取決于儲能電容的大小，與理論情況相吻合。
　　 4.研究了脈沖源的工作特性。對于脈沖源的靜態(tài)特性，用自制的電阻分壓器和示波器組成的測量系統(tǒng)進(jìn)行測量

5、記錄，研究并分析了不同氣壓下脈沖源工作電壓及輸出脈沖的穩(wěn)定性。研究結(jié)果表明:脈沖源的靜態(tài)工作電壓隨氣壓的增高而線性增大，同時輸出脈沖幅值增大;高氣壓下輸出脈沖上升沿和幅值的穩(wěn)定性更好;儲能電容每增加100 pF，輸出脈沖下降時間延長10 ns左右。以同樣的方法，測量、記錄并分析了脈沖源的動態(tài)(觸發(fā))特性。研究結(jié)果表明:同樣條件下，負(fù)脈沖的觸發(fā)范圍比正脈沖大;負(fù)脈沖觸發(fā)輸出上升沿更陡峭。
　　 5.基于有限元法對橫電磁波小室各截面

6、的阻抗進(jìn)行了計算并對其具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計。應(yīng)用有限積分法仿真分析了小室中的電場分布，仿真分析表明小室中電場分布均勻，與傳輸電纜阻抗匹配良好。試制了小室樣品，并對其阻抗、耐壓性進(jìn)行了試驗驗證，試驗表明:小室最高耐壓25 kV，駐波比保持在1.5之下，滿足試驗性能的要求。
　　 6.開展了電磁脈沖水稻紋枯菌殺滅試驗，探討了高壓脈沖電場滅菌的原理。在高壓脈沖電場的作用下，水稻紋枯菌的細(xì)胞膜被破壞，原生質(zhì)團(tuán)聚和流失造成死亡。試驗表明:當(dāng)