高壓實驗裝置原理

A. 直流高壓發生器的基本工作原理是什麼

直流高壓發生器具有多種保護功能，如：低壓過流、低壓過壓、高壓過流、高壓過壓、零位保護、不接地保護等。故障取樣採用專用的感測器，動作時間為納秒級，光隔離元件也為納秒級，動作時間一般在10微秒可完全關斷直流主迴路。推動信號快速關斷保護在輸出端採用專用感測器取樣，反應時間為納秒級，通過納秒級的光隔離元件和納秒級的模擬開關，全過程在2微秒內將功放電路的推動信號切斷，保證在輸出短路的情況下不損壞功率器件。

本儀器採用高頻倍壓電路，應用新型PWM脈沖寬度調制技術和電壓電流雙閉環反饋技術，提高電源調整率和負載調整率，使電壓穩定度高，紋波小。使用進口大功率IGBT器件及其驅動技術，消除開關干擾，實現直流高壓發生器的高品質和便攜性。選用進口高頻高壓整流二極體，使倍壓筒更加小巧輕便，提升整機效率。

B. 高壓測試儀器原理（耐壓測試儀原理）

耐壓測試儀，根據其作用可稱為電氣絕緣強度試驗儀、介質強度測試儀等。其工作原理是：把一個高於正常工作的電壓加在被測設備的絕緣體上，持續一段規定的時間，加在上面的電壓就只會產生很小的漏電流，則絕緣性較好。程式控制電源模塊、信號採集調理模塊和計算機控制系統三個模塊組成測試系統。選擇耐壓儀的2個指標：最大輸出電壓值及最大報警電流值的數值。
耐壓測試儀，又叫電氣絕緣強度試驗儀，或叫介質強度測試儀，也有稱介質擊穿裝置、絕緣強度測試儀、高壓實驗儀、高壓擊穿裝置、耐壓試驗儀等。將一規定交流或直流高壓施加在電器帶電部分和非帶電部分（一般為外殼）之間以檢查電器的絕緣材料所能承受耐壓能力的試驗。電器在長期工作中，不僅要承受額定工作電壓的作用，還要承受操作過程中引起短時間的高於額定工作電壓的過電壓作用（過電壓值可能會高於額定工作電壓值的好幾倍）。在這些電壓的作用下，電氣絕緣材料的內部結構將發生變化。當過電壓強度達到某一定值時，就會使材料的絕緣擊穿，電器將不能正常運行，操作者就可能觸電，危及人身安全。電氣安全主要測試指標包括交/直流耐壓、絕緣電阻、泄漏電流、接地電阻等。交/直流耐壓試驗用於檢驗產品在實際工作狀態下的電氣安全性能，是檢驗設備電氣安全性能的重要指標之一。

C. 高壓發生器的工作原理

ME—ZGF系列直流高壓發生器採用PWM高頻脈寬調制技術閉環調整，具有較高的電壓穩定性，微小的脈動因數以及快速可靠的保護電路，顯示單元採用綠色背光源的寬溫液晶顯示屏，可在強光及黑暗中清晰顯示數據。高壓單元選用杜邦新型填充材料，使產品性能更加穩定可靠。產品廣泛使用於發電供電部門、輸變電工程公司及大型廠礦企業的預防性實驗及科研院所作為直流高壓穩壓電源。
產品主要技術特點
1、採用PWM高頻脈寬調制技術閉環調整，具有較高的電壓穩定性，微小的紋波因數，以及快速可靠的保護電路，可耐受大電容試品對地直接放電，且整機體積小，重量輕，方便野外使用。
2、全量程線性平滑調整電壓，電壓調節精度優於0.1%；電壓測量精度0.5%，解析度0.1Kv；電流測量精度0.5%，解析度0.1µA。
3、供電電源為交流220V（AC220V±10%，50Hz±1%），脈動因數小於0.5%，在工作現場，可全天候使用。
4、高壓倍壓器採用杜邦材料全固體封裝，克服了空氣及充油式設備帶來的不便。寬大底座光質外筒，放置穩重，維護更便利。
5、75%電壓轉換按鈕，測試避雷器簡單方便。
6、具有過壓靜設定功能，調節過程顯示過壓值；具備完善的過壓、過流、短路放電保護功能，是電纜實驗最佳伴侶。
7、具有完善的斷線和非零電位啟動保護功能，使操作者及試品隨時受到安全的保護。防震控制箱整體設計，簡潔、明確的面板設計及操作聲音提示。

D. 高壓裝置是如何發明與運用的

物質在高壓下的效應是人們認識物質世界極為關鍵的因素。此外，通過這一領域的研究還有可能合成新材料和模擬實際上無法直接觀測的某些自然現象。在高壓下，物質原子的空間位置和電子結構都會發生變化，從而發生相變。這對分子也一樣。例如冰在壓力下有幾種不同的結晶狀態，且熔點可高達400℃。化學家對高壓研究很感興趣，因為他們渴望通過高壓作用合成新的材料；地質學家和地球物理學家則希望利用高壓在實驗室里模擬地殼和地幔之下的物理化學過程。

雖然高壓物理這樣吸引人，但是這個領域卻開拓得較晚。這是因為技術上的困難很大，產生高壓的有效裝置很晚才被研製出來。直到1850年左右，科學家才研製達到了3000公斤/厘米2的壓強，並在這個壓力條件下實現了氣體的液化。1893年，德國的塔曼開創了一系列高壓物理實驗，但主要是研究高壓下的相變，如熔化等。

在高壓物理理論和技術領域中做出最傑出貢獻的人當首推美國物理學家布里奇曼。為了進行高壓實驗，他設計了一種專門的壓力設備，並通過它進行實驗研究，從而發現了行之有效的無支持面密封原理，其密封度隨著壓強的升高而升高。這樣，高壓裝置就不再受到漏壓的限制，而只與材料的強度有關。

1910年，布里奇曼等人根據這種密封原理設計出壓強可達20000公斤/厘米2的高壓裝置，這是世界上第一個切實可行的高壓裝置。後來，布里奇曼又使用了特殊合金——碳化鎢，並製成二級高壓容器。就這樣，他利用自己出色設計的高壓設備和嫻熟運用現代技術的能力，一步一步地把壓強提高，終於做到能在100000公斤/厘米2的壓強下進行實驗工作。在某些情況下，壓強甚至可以達到400000～500000公斤/厘米2。布里奇曼測定了在30000～400000公斤/厘米2流體靜壓強下的100多種物質的力學、電學、熱學性質的數據，引起了其他物理學家的注意，特別是他發現了許多物質的變體，如磷的同位素異構體黑磷，6種以上的冰的異構體等。他還在高壓物理各個方面都進行了深入的研究，像測量物質的電導率、熱導率、壓縮率、抗拉強度和黏滯性等都在技術應用上具有很大價值。他的關於大量材料的壓縮率的測定，至今還經常作為標准而引用。他發現的鉍、鋇、碲等元素的高壓相變點也成了測量高壓的標准。

在高壓物理的應用方面，人們最突出的成果當屬人工合成金剛石。1953年，美國通用電氣公司在布里奇曼高壓裝置的基礎上，設計了一種叫做「BELT」型的高壓裝置，並利用它於1955年首次合成了金剛石，引起了整個工業界的轟動。後來，他們又合成了其他多種超硬材料。

目前，世界上的高壓實驗室總數已經超過了上百個。美國和日本的物理學家利用金剛石高壓設備進行研究，得到了許多重要數據。他們利用X射線和激光加熱高壓容器，肯定了地幔深處的相變。以前人們曾認為地幔的相變是正交晶系變成尖晶石，並最終變成密堆積的氧化物。現在根據高壓實驗發現存在著有鈣鈦礦和鈦鐵礦結構的尖晶石相，這一結果導致了科學家對地震數據的修正。此外，世界上其他國家也紛紛在進行高壓方面的研究，以便更快地推動科技的進步。

E. 串聯諧振試驗裝置產生高壓的原理是什麼

串聯諧振試驗裝置產生高壓的原理是什麼？

串聯諧振試驗裝置分為調頻式和調感式，一般是由變頻電源、勵磁變壓器、電抗器和電容分壓器組成，被試品的電容與電抗器構成串聯諧振連接方式。分壓器並聯在被試品上，用於測量被試品上的諧振電壓，並作過壓保護信號。

在電阻、電感及電容所組成的串聯電路內，當容抗XC與感抗XL相等時，即XC=XL，電路中的電壓U與電流I的相位相同，電路呈現電阻性，這種現象叫串聯諧振；當電路發生串聯諧振時，電路的阻抗Z=√R^2 +（XC-XL）^2=R，電路中總阻抗最小，電流將達到最大值。

如果諧振頻率等於電源頻率，則電感和電容上的電壓都可以超過電源電壓的好多倍，這就像盪鞦韆一樣，只要順應它的節湊，不必用很大的力，就可越盪越高，從而升壓，從理論上說，反正電容和電感的阻抗相抵消，只剩下直流電阻，因此電流可以很大，電阻是耗能元件，電容和電感是儲能元件，電源是供能元件；如果一個周期內補充的能量大於電阻消耗能量，系統能量增大（電感電容兩端電壓就升高），迴路電流就增大，電阻耗能增大，從而達到平衡，電線電纜試驗就是利用串聯升壓而得到高電壓。

F. 獲得1947年諾貝爾物理學獎的由美國人P.W布里廳曼了明的超高壓裝置的工作原理是什麼

布里奇曼1882年出生於美國馬薩諸塞州，1900年進入哈佛大學，開始對高壓物理學的研究產生興趣。高壓物理學的發展受到設備的限制，面臨兩個技術難題，一是傳遞壓力的流體的泄漏，一是壓力容器的破裂。1909年布里奇曼發明了「無支持面」原理自密封裝置，成功地產生了20000個大氣壓的高壓。1937年，布里奇曼率先採用美國新出現的高耐壓強度材料製造高壓設備，並設想出外部支持的辦法，獲得了50000個大氣壓的壓力。1941年他用改進了的外部支持裝置獲得100000大氣壓的壓力，同時他還才一種交叉刀刃原理，獲得過425000大氣壓的壓力。1952年他又發明了一種更為完善的高壓裝置—站式設備可使高壓穩定地保持在100000大氣壓，而且操作和測量都比較方便。布里奇曼因發明產生超高壓的裝置及利用這些裝置在超高壓領域的做出的眾多貢獻，獲得了1946年的諾貝爾物理獎。
作為高壓物理方面的傑出實驗專家，他十分注重親身實踐，每項實驗研究都親自參加製作設備和儀器，甚至像加工機械零件、吹玻管、鑽孔這些事他親自動手，實驗過程中也親自操作。他的獨立性很強，對人對自己都強調獨立思考，科學研究中也幾乎單干，很少與別人合作，甚至研究生也不願多帶，除了幾篇別的課題的論文之外，他指導的高壓物理方面的博士論文總共只有14篇。布里奇曼一生發表了260篇論文和13本書，只有2篇論文是和別人合作的。

1994年諾貝爾化學獎得主、PCR(聚合酶鏈反應) 發明人穆利斯（K.Mullis）也是一個單乾的典型。穆利斯1944年12月出生在美國的北卡羅來納州，1972年獲得加州大學伯克利分校生物化學博士學位。1979年穆利斯進入西斯特公司，從事DNA的合成工作。穆利斯是一個個性獨特、不善於合作的科學家，在實驗室的其他科學家多次產生矛盾，與實驗室的雇員發生性關系，拿槍和用拳頭威脅跟他女朋友約會的同事。由於忘了帶證件而被警衛員擋在門外，他甚至威脅警衛員。因此，他被免去了DNA合成實驗室主任的職務。不過，公司並沒有開除穆利斯。穆利斯具有強烈的個人功利主義思想，拒絕承認PCR組的集體努力和全體人員的敬業精神是導致該方法成功的重要原因。穆利斯是最先提出PCR概念的人，是堅信它具有光明前景的幾個人之一，他認為公司在他的第一篇關於PCR的論文的發表上出現了失誤，因此對優先權和專利署名提出了過分要求，要求作為今後5年內公司的每一篇關於PCR的論文的第一作者。穆利斯離開公司的時候得到了公司支付參與某項發明或者開發某個產品的最高獎1萬美元。

G. 高中物理演示實驗中有一種裝置能夠產生高壓，叫電子開關式感應圈，分析下原理，如何產生高壓直流脈沖

用個高壓變壓器就行了
（1）不過有的外接直流電源 這時就需用震盪電路變成交流電 」 放大「後再用升壓變壓器升壓升壓
（2）大多數感應圈是有正負極的 升壓後 再用個高壓二極體整流一下就行了
（3）為了穩定性和效率 50Hz的交流電頻率太低 所以大多數感應圈先把交流變成直流 再變成高頻率的交流 再升壓