[发明专利]多功能电磁脉冲实验仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁学实验仪器，尤其指一种多功能电磁脉冲实验仪。

背景技术

在大学物理教学过程中，通常要做一些高压静电的实验，以加深学生对理论的理解和记忆。公知的高压静电实验装置通常由一个高压电发生器，将220伏的交流市电转换成恒定的上万伏的高压直流电，再将高压直流电引出，再配合一些配件在高压静电发生器以外的地方进行高压静电的实验。例如辽宁石油化工大学的一项名称为《一种小型静电高压供电与测试装置》的中国专利(专利号03243505.3，授权公告号CN2619407Y)，就公开了一种高压静电实验装置。公知的高压静电实验装置有下述一些缺陷：1、功能单一只能做恒稳静电现象的实验；2、由于输出的直流高压是连续恒定的，在做静电实验过程中消耗的电功率比较大，对高压电的功率输出部分及稳压电源的性能有较高的要求；3、输出的直流高压不能大幅度地调节，限制了实验内容或者实验项目的扩展；4、在做实验时以大地为接地线，既不安全又不方便。生物物理学是一门很有发展前景的学科，它有一个重要研究领域就是利用电或磁的物理量作用于生物体组织或生物体，研究其增产、防疫、治疗疾病、育种的高品质改良等方面的数据，这就需要一种电磁脉冲实验仪器，但是目前还没有公知的这种实验仪器。

发明内容

本发明的目的是提供一种既可以恒定直流高压输出，又可以脉冲直流高压输出，并且直流高压的脉冲频率和电压可以大范围地调节和直接读出，带有可活动式实验组件的功能全、成本低的电磁脉冲实验仪。它不仅可以方便地进行众多静电现象的实验，还可以进行生物物理、医学等领域的电或磁脉冲刺激生物体组织或生物体等的科学研究实验。

为了达到上述目的，本发明包含直流电源，高压发生器，脉冲频率控制器，脉冲频率控制器的一个继电器开关通过双掷开关串联在高压振荡电路和高压发生器的功率输出电路之间，高压发生器的输出端固定在防高压放电外壳的绝缘板上并与高压发生器的引出端相连，防高压放电外壳的上表面可安装可活动式实验组件，高压发生器的地线接防高压放电外壳的金属部分。如果在高压侧接高压电显示电压表，还应把高压降压电阻的一端接高压发生器的引出端，另一端与高压电显示电压表串联后接地。

可活动式实验组件之一由两个表面带有绝缘材料的平行金属板构成，接地侧的金属板即接地电极竖直固定在一个可活动金属板上，并且两者电连接；高压侧的金属板即高压电极接高压发生器的输出端子。可活动式实验组件之二由两个可演示静电力的弹性金属板组合而成，其中一个是较薄的弹性磷铜片。可活动式实验组件之三是由接地的金属板和高压尖端放电组件组合而成。可活动式实验组件之四是在两个平行金属板之间安装一个单摆，单摆的支架可拆式安装在可活动金属板上，单摆的支架用伸缩拉杆制作。可活动式实验组件之五为高压电极的表面挂有可演示电力线分布的电力线分布演示版。

为了方便地调节高压脉冲频率、降低成本、提高可靠性，将脉冲频率控制器的频率控制端子的一端与波段开关的滑动端相连接，另一端与脉冲频率控制电容的公共连接端相连接。为了宽范围调节直流高压并且使输出频率和高压稳定，将直流电源由第一级直流稳压电源和第二级可调直流稳压电源组合而成，第二级可调直流稳压电源串联在第一级直流稳压电源和高压发生器的功率输出电路之间，并且还把第二级可调直流稳压电源设置成由串联稳压电源和二极管降压电路串联构成，二极管降压电路由多个二极管正向串联后再与开关并联而成，这样可使直流高压电压值进一步调低到180伏以下(增加二极管的正串联数量可进一步降低电压值)。为了实现磁脉冲的实验内容，给电磁铁提供一个脉冲频率可调、脉冲宽度可选的开关信号，脉冲频率控制器的另一个继电器开关的中心端与宽脉冲插口及窄脉冲插口的同名端同时相接，常通触头与常断触头分别接宽脉冲插口及窄脉冲插口，这两个插口与实验仪的电路是完全独立的、电相互隔离的，并且可直接通220V市电，允许通过大电流，这就方便了本仪器与其他大功率电磁铁配合使用。为了进行磁脉冲的实验，还带有一个可调式电磁铁，可调式电磁铁的供电电路与电流插头串联，这样，电流插头插入宽脉冲插口或窄脉冲插口后，就可方便地实现磁场不太强的磁脉冲实验。为了可调出极低频率的脉冲信号且不停振、并且宽范围调节脉冲频率，脉冲频率控制器由电视机的场扫描集成电路和外围电路构成。