等离子枪体内部流场及温升的模拟分析 被引量：3

1

作者 张义顺 董晓强 李德元 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第9期77-80,共4页

采用有限元模拟技术研究了多种等离子枪体内部的水流场和气流场。分析了等离子枪体的机构对水流速的影响以及对紊流形成的影响。并在此基础上,分析了在不同流场分布状态的条件下,等离子枪体内部的温度场形态。通过验算枪体关键部位的温... 采用有限元模拟技术研究了多种等离子枪体内部的水流场和气流场。分析了等离子枪体的机构对水流速的影响以及对紊流形成的影响。并在此基础上,分析了在不同流场分布状态的条件下,等离子枪体内部的温度场形态。通过验算枪体关键部位的温升,发现在不改变冷却水流量的情况下,仅通过改变水道结构和入水方向,就可以使枪体的冷却效果得到明显的改善。该研究结果为等离子枪体的设计和结构优化提供了重要的参考数据。 展开更多

关键词 等离子枪 流场 温度场 模拟计算

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大气压下甲烷等离子枪的光谱诊断研究 被引量：2

2

作者 张军峰 边心超 +2 位作者 陈强 张跃飞 刘福平 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期268-272,共5页

以甲烷为反应气体,氩气为辅助气体,通过大气压介质阻挡放电等离子枪,制备纳米类金刚石。在此过程中,利用发射光谱对甲烷等离子体中产生的活性粒子进行光学发射特征的原位诊断。通过对检测到的发射光谱谱图的研究,证实了CH、C2、Hα等自... 以甲烷为反应气体,氩气为辅助气体,通过大气压介质阻挡放电等离子枪,制备纳米类金刚石。在此过程中,利用发射光谱对甲烷等离子体中产生的活性粒子进行光学发射特征的原位诊断。通过对检测到的发射光谱谱图的研究,证实了CH、C2、Hα等自由基粒子的存在,研究了不同的实验参数,如放电电压和气体流量对CH活性粒子发射强度的影响,并由此分析了甲烷可能的离解过程,同时计算了不同条件下的电子温度。结果表明,随着输入电压及CH4流量的增加,CH自由基的发射强度随之增加。根据掺入甲烷的Ar原子谱线计算出电子温度,其范围在0.4eV～0.6eV之间,而且随着输入电压及气体流量的增加而降低。 展开更多

关键词 发射光谱 甲烷 大气压等离子枪 电子温度

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等离子枪体流场形态仿真分析 被引量：2

3

作者 王伟明 张义顺 +1 位作者 李德元 董晓强 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2004年第2期137-139,共3页

在确定合理的等离子枪体冷却水道模型的基础上,运用有限元分析软件对等离子枪体内冷却水流场进行了仿真分析.在施加合理的边界条件,设定合理的求解策略后,对问题进行了求解,并分析了求解结结果.说明了该软件在对等离子枪体流场形态仿真... 在确定合理的等离子枪体冷却水道模型的基础上,运用有限元分析软件对等离子枪体内冷却水流场进行了仿真分析.在施加合理的边界条件,设定合理的求解策略后,对问题进行了求解,并分析了求解结结果.说明了该软件在对等离子枪体流场形态仿真分析中的有效性. 展开更多

关键词 等离子枪体 流场 仿真分析

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等离子枪体喷嘴结构和尺寸对电弧能量的影响 被引量：2

4

作者 李德元 韩海玲 董晓强 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2010年第2期126-130,151,共6页

为了研究等离子枪体喷嘴结构和尺寸对电弧能量特征的影响,建立了等离子电弧的数学模型,并采用计算流体动力学(CFD)软件求解了等离子流体质量、动量及能量守恒方程和麦克斯韦方程组.通过对等离子枪体的电弧模型进行求解,得到了等离子电... 为了研究等离子枪体喷嘴结构和尺寸对电弧能量特征的影响,建立了等离子电弧的数学模型,并采用计算流体动力学(CFD)软件求解了等离子流体质量、动量及能量守恒方程和麦克斯韦方程组.通过对等离子枪体的电弧模型进行求解,得到了等离子电弧沿轴向的温度和速度分布.在此基础上研究了喷嘴通道长度、喷嘴直径和喷嘴压缩角对等离子枪体电弧的影响.结果表明:喷嘴通道长度的增加对等离子电弧的压缩效果影响较小;喷嘴孔径的减小对电弧的压缩效果则很明显.当通道比为1～1.2时,电弧温度和流动速度比较稳定,对阳极表面压力较小,对焊接成形有利. 展开更多

关键词 等离子枪体 电弧 计算流体力学 通道长度 孔径 等离子体温度 等离子体速度 压缩角

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等离子枪体内部流场和温度场的模拟分析

5

作者 吴卫枫 王赫莹 李德元 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2005年第6期619-622,共4页

为改善等离子枪体结构设计,使枪体冷却系统更加完善,用ANSYS有限元分析软件对等离子枪体内部的三维流场和温度场进行了模拟计算,得到了枪体内部的三维温度场与流场分布图.在温度场分布图中,枪体高温区域在钨极起弧处及其周围区域,但高... 为改善等离子枪体结构设计,使枪体冷却系统更加完善,用ANSYS有限元分析软件对等离子枪体内部的三维流场和温度场进行了模拟计算,得到了枪体内部的三维温度场与流场分布图.在温度场分布图中,枪体高温区域在钨极起弧处及其周围区域,但高温区域并不是轴对称的,而是向着喷嘴起弧点偏斜.通过对枪体内部流场的矢量分析及作特征点的流速曲线图,确定了冷却水道的两个涡流区,结合温度场分布图,得出等离子枪体工作时最薄弱处为靠近喷嘴起弧位置的水道死角.最后,提出消除或减弱冷却薄弱部位的方法,以提高等离子枪的使用寿命. 展开更多

关键词 ANSYS有限元分析软件 等离子枪体 流场 温度场 模拟计算

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等离子喷涂枪喷嘴能量分布的数值模拟

6

作者 李德元 韩海玲 +1 位作者 钱静娜 董晓强 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2010年第3期270-274,共5页

为了给等离子枪体的设计提供理论依据,利用FLUENT软件对等离子喷涂枪水冷却流动和换热进行了数值建模与计算.由于等离子枪体的热压缩效应主要是靠内部水冷系统完成,理想的水冷系统应该能尽快地将等离子束流所产生的热量带走,因此,对等... 为了给等离子枪体的设计提供理论依据,利用FLUENT软件对等离子喷涂枪水冷却流动和换热进行了数值建模与计算.由于等离子枪体的热压缩效应主要是靠内部水冷系统完成,理想的水冷系统应该能尽快地将等离子束流所产生的热量带走,因此,对等离子枪体冷却水流场进行了研究,得出了喷嘴的温度场和水流速度场,明确了喷嘴的能量分布.研究结果表明,等离子枪体损失功率的一部分能量集中在阳极斑点,其他均匀分布在喷嘴上.其结论对等离子喷涂枪的设计具有参考价值. 展开更多

关键词 等离子枪体 热喷涂 喷嘴 能量分布 阳极斑点 数值模拟 流场 温度场

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等离子喷涂枪冷却水流场数值模拟 被引量：8

7

作者 王伟明 张少睿 +2 位作者 张义顺 李大永 彭颖红 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期1468-1471,共4页

基于计算流体力学技术,建立等离子喷涂枪冷却水流场分析模型,采用求解压力耦合方程的半隐算法(SIMPLE)对其进行数值模拟.结果表明,流场内存在着局部回流和紊流,在冷却水道前端的拐弯处易形成死水区.为此,对枪体冷却水道结构进行了改进,... 基于计算流体力学技术,建立等离子喷涂枪冷却水流场分析模型,采用求解压力耦合方程的半隐算法(SIMPLE)对其进行数值模拟.结果表明,流场内存在着局部回流和紊流,在冷却水道前端的拐弯处易形成死水区.为此,对枪体冷却水道结构进行了改进,改进后的结构可以有效地防止死水区的产生,提高了等离子喷涂枪的使用寿命. 展开更多

关键词 等离子喷涂 等离子体枪 冷却水流场 数值模拟 结构设计

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脉冲送气等离子体枪的实验 被引量：4

8

作者 吴成 江德仪 +3 位作者 袁定朴 杨思泽 沈志刚 李椿萱 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 1989年第3期178-183,共6页

用双探针和光谱方法测量了脉冲送气同轴等离子体枪产生的高速等离子体的性质。同轴枪的储能电容器的充电电压1.5—4.0kV,等离子体的电子温度为10—20eV,定向能量为40—310eV,等离子体密度为5×10^(13)—7×10^(14)cm^(-3)。

关键词 等离子体枪 脉冲电磁阀

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新型筒状双层闪络板等离子体枪 被引量：1

9

作者 赵莹 严萍 +2 位作者 王珏 邵涛 王晓明 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期461-464,共4页

提出了新型筒状双层闪络板等离子体枪及其驱动电路的设计方案。枪内层接脉冲高压，均布160个电弧点，每个电弧点由中心焊盘及填充TiH2粉末的外围凹槽组成，TiH2粉末用硅酸钠粘接于凹槽中；通过100Ω电阻连接每个高压焊盘与接地端，电极... 提出了新型筒状双层闪络板等离子体枪及其驱动电路的设计方案。枪内层接脉冲高压，均布160个电弧点，每个电弧点由中心焊盘及填充TiH2粉末的外围凹槽组成，TiH2粉末用硅酸钠粘接于凹槽中；通过100Ω电阻连接每个高压焊盘与接地端，电极间隙中产生等离子体。通过放电实验得出：当由3kV，20μF电容器驱动时，脉宽为1．5μs、幅值约150A的电流通过枪，产生的等离子体密度为10^13～10^14cm^-3，存在时间0．5μs，等离子体定向速率达到5cm／μs。实验证明：该闪络板等离子体枪可靠性强，可重复产生均匀等离子体。 展开更多

关键词 闪络板等离子体枪 双层闪络板 氢化钛 等离子体 表面闪络

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金属密封环表面大气压等离子体枪沉积类金刚石薄膜耐磨性能 被引量：1

10

作者 陈飞 陈家庆 +1 位作者 张跃飞 吕反修 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2010年第12期36-39,共4页

采用大气压介质阻挡放电等离子体枪,在低温下(<350℃),以甲烷为单体,氩气为工作气体,在金属密封环表面制备一层附着牢固的类金刚石薄膜(DLC),以期改善其表面耐磨性能。利用激光拉曼(Raman)光谱分析所制备DLC薄膜的结构;利用原子力显... 采用大气压介质阻挡放电等离子体枪,在低温下(<350℃),以甲烷为单体,氩气为工作气体,在金属密封环表面制备一层附着牢固的类金刚石薄膜(DLC),以期改善其表面耐磨性能。利用激光拉曼(Raman)光谱分析所制备DLC薄膜的结构;利用原子力显微镜(AFM)分析其表面形貌;利用划痕仪测量其与基体的结合力;用扫描电子显微镜(SEM)观察其划痕形貌;并利用球-盘摩擦磨损实验仪考察其耐磨性能。结果表明:在本实验工艺条件下沉积的类金刚石薄膜厚度约为500nm,薄膜均匀且致密,表面粗糙度为Ra5～6nm,其与基体结合力达到49N;制备的DLC薄膜具有优良的减摩性,其摩擦因数为0.148,较基体20CrNiMo的摩擦因数0.65明显减小,且耐磨性能得到提高。 展开更多

关键词 类金刚石薄膜 金属密封环 大气压等离子体枪 磨损性能

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等离子喷涂枪喷嘴不同水冷方式的数值分析

11

作者 李德元 孙仁朋 +1 位作者 薛艳丽 韩海玲 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2010年第5期481-486,共6页

为了分析等离子喷涂枪喷嘴水冷却系统的冷却效果,减少喷嘴的烧损现象,利用FLUENT数值模拟软件,基于计算流体动力学和数值传热学的方法,采用压力耦合方程组的半隐式算法(即SIMPLE算法),在保持喷嘴水冷却系统结构不变的情况下,设计了第1... 为了分析等离子喷涂枪喷嘴水冷却系统的冷却效果,减少喷嘴的烧损现象,利用FLUENT数值模拟软件,基于计算流体动力学和数值传热学的方法,采用压力耦合方程组的半隐式算法(即SIMPLE算法),在保持喷嘴水冷却系统结构不变的情况下,设计了第1种水冷方式;通过调换进、出水道位置形成第2种水冷方式;在此基础上,理论设计了另外2种水冷方式,着重建模分析了喷嘴壁面温度场和其不同水冷方式下的速度场.通过比较得出了较合理的水冷方式,减少或消除了冷却死水区域,达到进一步冷却喷嘴的目的,同时分析了后2种方式应用于实际的可行性.分析结果表明,采用数值模拟技术能够比较准确地模拟喷嘴水冷却系统的有关特性,可进一步优化设计喷嘴水冷却系统. 展开更多

关键词 FLUENT软件 有限体积法 等离子喷涂枪 比较分析 喷嘴水冷却系统 喷嘴 数值模拟 温度场

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紧凑型氢等离子体枪设计和实验(英文)

12

作者 杨建华 张亚洲 刘金亮 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第4期442-446,共5页

设计了一种紧凑型氢等离子体枪及驱动电路。这种枪采用同轴结构，电极之间有两层石墨环和两层氢化钛，利用氢化钛作为气源储存体，利用表面问络机制产生等离子体。实验表明，等离子体枪能产生密度为１０１０～１０１２／ｃｍ３、半径为... 设计了一种紧凑型氢等离子体枪及驱动电路。这种枪采用同轴结构，电极之间有两层石墨环和两层氢化钛，利用氢化钛作为气源储存体，利用表面问络机制产生等离子体。实验表明，等离子体枪能产生密度为１０１０～１０１２／ｃｍ３、半径为１～２ｃｍ、长度为６０～８０ｃｍ的等离子体柱，它在磁场导引下存在时间大于４００μｓ。 展开更多

关键词 等离子体枪 氢化钛 表面闪络 紧凑型

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用于大气环境中的氮等离子体枪束流模拟

13

作者 于撼江 孙凤久 张军 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期1799-1802,共4页

为了对等离子体应用设计提供依据，在局部热力学平衡条件下，应用差分网格法，通过解RNG k-ε方程模拟了用于大气环境中的氮等离子体枪的束流，得到了与实验测得的基本一致的等离子体束型．计算了不同气体流量条件下等离子体束流的温度... 为了对等离子体应用设计提供依据，在局部热力学平衡条件下，应用差分网格法，通过解RNG k-ε方程模拟了用于大气环境中的氮等离子体枪的束流，得到了与实验测得的基本一致的等离子体束型．计算了不同气体流量条件下等离子体束流的温度场，并通过描绘等离子体束流中温度为600K的边界得到了等离子体束型．结果表明：当流量F〈0.8m^3／h时，随着流量的减少，束型变小；当F〉0、8m^3／h时，等离子体束型分布趋于稳定，此时能够为等离子体的应用提供较好的离子源．等离子束径在7～8mm处达到最大，此处应为等离子体应用的最佳范围． 展开更多

关键词 氮等离子体枪 束流 数值模拟 差分网格法 k-ε方程

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微波等离子体源分析与紧凑型氢等离子体枪设计

14

作者 杨建华 张亚洲 刘金亮 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 2000年第z1期73-76,共4页

介绍和分析了几种等离子体微波器件中等离子体源 。

关键词 等离子体微波器件 等离子体源 氢等离子体枪

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用于大气环境中的氮等离子体枪放电特性及束流强度

15

作者 刘军友 孙凤久 +1 位作者 严平沅 闫伟 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期201-204,共4页

为将等离子体用于材料表面局部处理的研究,对自行设计的一种用于大气环境中的辉光放电氮等离子体枪的放电特性和束流强度进行了实验测量和理论分析,得出了放电伏安特性曲线和气流量对枪炬工作电压电流的影响,分析了其原因,并给出了拟合... 为将等离子体用于材料表面局部处理的研究,对自行设计的一种用于大气环境中的辉光放电氮等离子体枪的放电特性和束流强度进行了实验测量和理论分析,得出了放电伏安特性曲线和气流量对枪炬工作电压电流的影响,分析了其原因,并给出了拟合解析方程式,发现工作电压和工作电流分别与气流量成e 指数增长和e 指数衰减关系;同时得出了该等离子体枪束流先膨胀后收缩特征分布,在束流喷出5mm处达到最大作用面积,找到了得到最佳强度气流量值0 2m3/h,给出了有关的机理分析,进而得出制备样品的最佳条件· 展开更多

关键词 辉光放电 等离子体枪 伏安特性 束流强度 放电特性 束型

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感应耦合等离子体中和枪的电子引出特性研究

16

作者 罗先文 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期187-192,共6页

给出了一种感应耦合等离子体源的设计,用于等离子体中和枪装置。通过实验方法研究等离子体源的电子引出特性,并结合理论分析了等离子体密度随射频功率的变化关系。研究结果表明等离子体源的电子引出特性与放电腔内气压有关联性,E?H模式... 给出了一种感应耦合等离子体源的设计,用于等离子体中和枪装置。通过实验方法研究等离子体源的电子引出特性,并结合理论分析了等离子体密度随射频功率的变化关系。研究结果表明等离子体源的电子引出特性与放电腔内气压有关联性,E?H模式转换中电子密度的变化与负载的电感值相关。研究成果对等离子体中和枪的发展有重要的参考价值。 展开更多

关键词 等离子体中和枪 感应耦合等离子体 电子引出特性

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100kA微秒导通时间等离子体断路开关研究 被引量：6

17

作者 陈林 孙承纬 +5 位作者 姜巍 王刚华 吴守东 姚斌 李晔 徐敏 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期135-139,共5页

研制了最大导通电流约为100kA的微秒导通时间等离子体断路开关,开展了该导通电流下的 等离子体断路开关性能实验,得到的负载电流上升时间为54～76ns,最高开关电压为1.38MV,最高电压倍增 系数达到4.9。建立了导通阶段开关区等离... 研制了最大导通电流约为100kA的微秒导通时间等离子体断路开关,开展了该导通电流下的 等离子体断路开关性能实验,得到的负载电流上升时间为54～76ns,最高开关电压为1.38MV,最高电压倍增 系数达到4.9。建立了导通阶段开关区等离子体运动的二维雪耙模型,初步数值模拟结果表明,该模型对目前 开展的实验有较好的预估能力。 展开更多

关键词 等离子体断路开关 等离子体枪 延时 等离子体密度 二维雪耙模型

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等离子体源参数对长导通等离子体断路开关性能的影响 被引量：4

18

作者 陈林 孙承纬 +5 位作者 姜巍 丰树平 吴守东 姚斌 李晔 徐敏 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期1078-1082,共5页

　研制了可工作在长导通时间(约1μs)的等离子体断路开关,实验研究了等离子体源参数,包括等离子体枪与主回路之间的触发延时、等离子体枪的工作电压以及等离子体枪的数目对开关性能的影响规律。研究结果表明,开关导通时间和开关电压随... 　研制了可工作在长导通时间(约1μs)的等离子体断路开关,实验研究了等离子体源参数,包括等离子体枪与主回路之间的触发延时、等离子体枪的工作电压以及等离子体枪的数目对开关性能的影响规律。研究结果表明,开关导通时间和开关电压随触发延时、枪工作电压和数目的增加而增加,但当开关导通时间接近主回路电流四分之一周期时,开关电压呈下降趋势。当Marx发生器工作电压为120kV且采用4个等离子体枪时,实验获得的最大电压倍增系数约为1.8。 展开更多

关键词 等离子体断路开关 等离子体枪 延时 导通时间

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不同驱动电流和电极尺寸下的等离子体断路开关性能 被引量：1

19

作者 陈林 戴英敏 +3 位作者 姜巍 吴守东 李晔 徐敏 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期1573-1576,共4页

开展了驱动电流为45,75和105 kA以及阴极直径分别为20 mm和40 mm下的等离子体断路开关性能实验研究。结果表明:随着发生器驱动电流增加,负载电流上升时间逐渐减小,最高电压倍增系数逐渐增加。与阴极直径为20 mm的等离子体开关相比... 开展了驱动电流为45,75和105 kA以及阴极直径分别为20 mm和40 mm下的等离子体断路开关性能实验研究。结果表明:随着发生器驱动电流增加,负载电流上升时间逐渐减小,最高电压倍增系数逐渐增加。与阴极直径为20 mm的等离子体开关相比,阴极直径为40 mm的等离子体开关导通时间和负载电流上升时间增加,开关电压和电流转换效率降低。实验获得的最高电压倍增系数和电流转换效率分别为4.9和97%,负载电流上升时间小于100 ns。 展开更多

关键词 等离子体断路开关 等离子体枪 触发延时

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强光一号POS等离子体源性能参数测量 被引量：1

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作者 罗维熙 曾正中 +4 位作者 雷天时 王亮平 呼义翔 孙铁平 黄涛 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1195-1200,共6页

以强光一号等离子体源(电缆枪)为研究对象,采用电荷收集器(法拉第杯)对强光一号等离子体源性能参数进行测量。实验结果表明:等离子体发射密度与电缆等离子体枪枪芯到枪口的距离正相关,而发射速度与电缆等离子体枪枪芯到枪口的距离负相关... 以强光一号等离子体源(电缆枪)为研究对象,采用电荷收集器(法拉第杯)对强光一号等离子体源性能参数进行测量。实验结果表明:等离子体发射密度与电缆等离子体枪枪芯到枪口的距离正相关,而发射速度与电缆等离子体枪枪芯到枪口的距离负相关;增大电缆枪驱动电压时,等离子体发射密度增速远小于驱动电流增速。重复性研究表明,对由数十支电缆枪组成的等离子体源而言,单支电缆枪放电分散性对其输出等离子体整体分布均匀性影响不大。不确定度分析表明,通过多次重复实验求平均值,可以有效减小实验结果的不确定度,发射密度测量结果的合成标准不确定度在10%以内。 展开更多

关键词 等离子体断路开关 电缆等离子体枪 等离子体密度 等离子体喷射速度

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