• Был спроектирован и построен реактор для создания плазмы и воздействию плазмы на различные материалы. Реактор был способен нагревать плазменную камеру и подавать газ в камеру до
    давления от уровня вакуума до 200 psi (фунт на квадратный дюйм или 13,79 бар). Вокруг плазменной камеры был построен калориметр
    точно контролирующий тепловую энергию, выходящую из плазменной камеры. Стационарное состояние или импульсная плазма мог
    генерировать. Входная и выходная электрическая мощность для создания плазмы, ток
    и напряжения волны наблюдались и записывались с использованием серии осциллографов. Описаны
    данные о работе плазменного реактора и результаты демонстрационного испытания. Результаты показали
    точность измерения входной мощности плазмы и калориметра при измерении общей тепловой
    системы. Было установлено, что система имеет общую точность измерения мощности 1,36 процента

    Заключительные замечания

    Была спроектирована, построена и испытана испытательная система плазменного реактора. Цель реактора заключается в том, чтобы
    подвергать материалы воздействию импульсной плазмы, находясь при этом в контролируемой температуре и газовой среде.
    среды. Реактор был спроектирован таким образом, чтобы он был гибким и позволял проводить ряд испытаний с различными условиями и образцами.
    испытательных образцов. Он был способен нагревать плазменную камеру до максимальной температуры
    примерно 350 °C и подавать в камеру множество различных газов под давлением, которое можно выбирать
    от уровня вакуума до 200 фунтов на квадратный дюйм. Калориметр, который был построен вокруг плазменной камеры, используется
    для точного контроля тепловой мощности, выходящей из плазменной камеры. Анализ погрешности измерений
    Анализ погрешности измерений показал, что система плазменного реактора способна измерять общую мощность, вводимую и производимую
    в реакторе с точностью ±7,6 Вт с вероятностью 95%. Камера сконструирована гибко, так что
    плазменный столб проходит либо непосредственно между двумя электродами, либо вынужден проходить через пористые слои
    металлических пенопластовых дисков с предварительной пропиткой порошками или без них. Можно генерировать как постоянную, так и импульсную
    плазмы.
    В испытательную систему был встроен ряд датчиков и приборов для измерения и
    мониторинга различных параметров, связанных с работой испытательного стенда и испытуемых материалов.
    - Для контроля температуры в нескольких местах реактора использовались термопары,
    калориметра и изоляции.

    - В калориметре использовались датчики температуры сопротивления (RTD) и высокоточные расходомеры
    для определения общего количества тепла, отводимого из камеры реактора.

    - Для контроля содержания газа в камере во время работы использовался анализатор остаточного газа (RGA).
    Газ можно было отводить из камеры и направлять в RGA для анализа в режиме реального времени. Эта возможность
    позволяла активно отбирать пробы газа и определять любые изменения в его составе.

    - Для контроля и управления мощностью нагревателей проводились измерения напряжения и тока.
    мощности, подаваемой на нагреватели.

    - Мощность плазмы, подаваемая в камеру, была самым сложным параметром для измерения в реакторе
    системы. Это измерение проводилось путем мониторинга входного и выходного напряжения и тока с
    электродов плазмы и с помощью системы мониторинга на основе осциллографа для определения
    средней импульсной мощности, подаваемой электродами в реактор.

    Для дальнейшей разработки определения входной мощности плазмы были определены следующие пункты:

    1. Системные часы National InstrumentsTM CompactRIO (cRIO) должны быть синхронизированы с остальными
    лабораторными компьютерами. Часы не должны быть рассинхронизированы более чем на несколько секунд. Любая разница, превышающая это значение
    делает сравнение между системой с высоким временным разрешением и системой National InstrumentsTM LabVIEW
    в лучшем случае затруднительным.
    2. Чтобы улучшить выборку основного распределения мощности импульсов, одним из методов уменьшения
    частоты повторения импульсов – переход от двух сканеров Tektronix® к одному. Первоначальный проект системы предусматривал
    пять каналов сбора данных на сканерах, поэтому сканеров два. В настоящее время мы используем только три
    каналов, которые может поддерживать один сканер. Общение только с одним прицелом по сравнению с двумя должно
    сократить время передачи данных.
    3. Если влияние на скорость работы не слишком велико, следует использовать режим сбора данных с высоким разрешением
    режим сбора данных с высоким разрешением на сканере Tektronix®. Это позволит уменьшить погрешность при измерении более низких уровней тока и напряжения
    уровней. Считается, что в текущей установке это слишком много накладных расходов на связь (в два раза больше
    но переход на один оптический прицел может снова сделать этот вариант жизнеспособным.
    4. Подумайте о снижении до одного импульса вместо четырех. Если мы сможем обосновать 1 импульс на 100 000 отсчетов,
    и сможем считать значительно быстрее, чем 4 импульса при 1 000 000 отсчетов, мы сможем получить более случайную
    статистическую выборку данных. Данные прицела с высоким разрешением позволяют предположить, что более качественная статистическая выборка
    что требуется более качественная статистическая выборка. Простое исследование синхронизации с различными конфигурациями покажет, какое решение
    является оптимальным.

    Чтобы определить выходную мощность калориметра и сравнить ее с входной мощностью, контролировалась входная мощность нагревателя и
    контролировалась входная мощность нагревателя и электродов. Контролировалась выходная электрическая мощность для создания плазмы и
    осциллограммы тока и напряжения наблюдались и записывались с помощью серии осциллографов. На сайте
    Результаты показали точность измерения входной мощности плазмы и калориметра в измерении
    общего тепловыделения системы. Было установлено, что точность измерения общей мощности системы
    ±1,36 процента.
    В качестве образцов для испытаний использовалась металлическая пена из никеля. Металлическая пена может быть заполнена
    металлическим порошком. Такая комбинация обеспечивает чрезвычайно высокую площадь поверхности материала и представляет собой
    хороший метод для исследования взаимодействия материала с газом и плазмой.
    Испытательный стенд также имеет возможность сбора газа из реакторной камеры после завершения испытания.
    по завершении испытания. При необходимости этот газ может быть использован для дальнейшего анализа.
    Было проведено пробное испытание системы, в ходе которого время разогрева для достижения предтестового равновесия составило 16 часов.
    в реакторе и 24 часа работы плазмы. Собранные данные были проанализированы с помощью различных
    для определения анализа, обеспечивающего наименьшую погрешность в оценке общей выходной мощности реактора.
    реактора. Первый метод использовал среднеквадратичный (СКО) ток катода для расчета мощности плазмы.
    мощность. Чистая мощность (входная и выходная) реактора при использовании этого метода составила -14,3 Вт.
    метод использовал среднеквадратичный ток анода и дал разницу в чистой мощности -7,7 Вт. Следующие два метода
    использовали мгновенную мощность катода и анода. Разница в чистой мощности составила -1,06 и
    -1,52 Вт, соответственно. Эта оценка показала, что мгновенная мощность является наиболее точным методом
    для измерения мощности плазмы, а использование мгновенной мощности катодного тока дает
    небольшое преимущество перед использованием мгновенной мощности анодного тока.
    В целом, плазменная камера и калориметр функционировали так, как было задумано, и работали хорошо. Система
    обладает рядом возможностей для определения мощности, поступающей в реактор и выходящей из него, а также обеспечивает
    средства для анализа газа в камере как во время испытаний, так и после них.
    анализа.

    —
    С уважением,
    Сергей Цветков.

    К письму приложены файлы на Яндекс Диске

    Опубликовано

← Старые Новые →