專利名稱：溫度可控的pea空間電荷測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于高電壓與絕緣技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種溫度可控的PEA空間電荷測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
空間電荷是表征電介質(zhì)材料電氣性能的一個(gè)重要參數(shù)，空間電荷測(cè)量對(duì)于電介質(zhì)介電性能的研究有著重要的意義。目前，國(guó)際上普遍公認(rèn)，空間電荷對(duì)電場(chǎng)有畸變作用，空間電荷的分布和運(yùn)動(dòng)對(duì)絕緣材料的電導(dǎo)、擊穿破壞、老化等有強(qiáng)烈的影響。在電場(chǎng)作用下， 尤其是直流電場(chǎng)，空間電荷集聚會(huì)嚴(yán)重畸變聚合物絕緣材料中電場(chǎng)分布，并引起電荷的復(fù)合和激勵(lì)，從而導(dǎo)致材料早期破壞，如增加熱電子的生成速率，降低材料老化的能量勢(shì)壘， 引起斷鍵的生成，微孔擴(kuò)大和內(nèi)部應(yīng)力，并最終導(dǎo)致材料擊穿。因此，空間電荷的存在、轉(zhuǎn)移和消失會(huì)直接導(dǎo)致絕緣材料內(nèi)部電場(chǎng)分布的改變，對(duì)材料內(nèi)部的局部電場(chǎng)起到削弱或加強(qiáng)的作用，影響到材料電氣特性的各個(gè)方面。在空間電荷研究方面，目前國(guó)內(nèi)外所做的大都是實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的研究，并且集中在以電纜絕緣為應(yīng)用背景的聚乙烯材料上。隨著試驗(yàn)及測(cè)量數(shù)據(jù)的完善，目前許多理論解釋、模型建立的研究工作也都開展起來了。然而陷阱電荷如何影響材料的性能仍是個(gè)懸而未決的問題。研究表明，陷阱電荷密度的改變導(dǎo)致電荷入陷傳輸過程的改變，最終影響載流子的遷移，宏觀上反映在電導(dǎo)的變化上。電聲脈沖法(PEA)是目前在國(guó)際上較為流行的空間電荷測(cè)試技術(shù)，是上世紀(jì)80年代由武藏工業(yè)大學(xué)的高田達(dá)雄教授提出、并經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間研究逐步發(fā)展而來的，這一技術(shù)在國(guó)際上已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于電介質(zhì)材料空間電荷的測(cè)量和分析。絕緣材料的電氣特性和溫度是緊密相關(guān)的，通常提到的“10度規(guī)則”、“8度規(guī)則”、 “6度規(guī)則”，體現(xiàn)了其電氣設(shè)備絕緣壽命和溫度之間的關(guān)系。在材料的老化方面，絕緣材料在極化后隨著溫度的升高會(huì)釋放退極化電流，也充分說明了溫度對(duì)材料的微觀特性的影響。溫度直接決定了分子的熱運(yùn)動(dòng)水平，電介質(zhì)中載流子的遷移率與溫度密切相關(guān)，因而空間電荷也一定與溫度有著密切的關(guān)系。有的絕緣材料通常是工作在高溫、高壓并伴隨著各種高能射線的惡劣環(huán)境下，例如發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)經(jīng)常是工作在高溫的條件下。只有引入溫度場(chǎng)的空間電荷的測(cè)量和分析，才能更好地了解在實(shí)際應(yīng)用中電介質(zhì)的空間電荷特性。但現(xiàn)有的對(duì)各種材料的空間電荷的研究基本都是在室溫下進(jìn)行的，不能實(shí)現(xiàn)溫度可控的PEA 空間電荷測(cè)試。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)溫度可控的PEA空間電荷測(cè)試的問題，為實(shí)現(xiàn)高溫下絕緣材料的空間電荷的測(cè)試提供一種溫度可控的PEA空間電荷測(cè)試裝置，測(cè)試裝置的電極結(jié)構(gòu)包括上電極、下電極、空間電荷采集通道和溫度控制測(cè)量單元四部分，槽形下電極8槽口向上鑲嵌在下電極絕緣隔板18中，下電極絕緣隔板18鑲嵌在下電極隔板10中，壓電傳感器17貼在槽形下電極8的下表面，鍍金屬膜的有機(jī)玻璃柱16置于壓電傳感器17之下，絕緣套13包覆壓電傳感器17和鍍金屬膜的有機(jī)玻璃柱16置于空間電荷采集器7外殼14內(nèi)，空間電荷采集器外殼14固接在槽形下電極8的下表面將壓電傳感器14、鍍金屬膜的有機(jī)玻璃柱16和絕緣套13壓緊，槽形下電極8的上表面為下電極平面， 左側(cè)支架23和右側(cè)支架M固定在下電極隔板10下方用于支撐整個(gè)裝置，電荷信號(hào)SMA同軸插座15固接在空間電荷采集器外殼14中心圓孔內(nèi)，電荷信號(hào)SMA同軸插座15的內(nèi)導(dǎo)體穿過絕緣套13與鍍金屬膜的有機(jī)玻璃柱16下表面的金屬膜可靠電接觸，電荷信號(hào)前置放大器12固定在下電極隔板10的下表面，電荷信號(hào)前置放大器12輸入端與電荷信號(hào)SMA同軸插座15連接，輸出端與固接在左側(cè)支架23或右側(cè)支架M上的電荷信號(hào)SMA同軸插頭11 連接；高壓輸入BNC插座2套在高壓絕緣橡膠圈3內(nèi)鑲嵌在圓柱形的上電極外殼1上端面，上電極中心柱7置于上電極金屬外殼1內(nèi)，上電極中心柱7的下表面與上電極外殼1下端面在同一平面內(nèi)，上電極中心柱7的上表面與高壓輸入BNC插座2之間連接一個(gè)保護(hù)電阻22，上電極中心柱7的上表面與保護(hù)電阻22之間以及保護(hù)電阻22與高壓輸入BNC插座 2的內(nèi)導(dǎo)體之間均用裸導(dǎo)線連接，脈沖輸入BNC插座4套在脈沖絕緣橡膠圈5內(nèi)也鑲嵌在圓柱形的上電極外殼1上端面，上電極中心柱7的上表面與脈沖輸入BNC插座4之間連接高壓隔直電容6，上電極中心柱7的上表面與高壓隔直電容6之間以及高壓隔直電容6與高壓BNC插座2的內(nèi)導(dǎo)體之間均用裸導(dǎo)線連接，環(huán)氧樹脂25澆注在上電極金屬外殼1內(nèi)部， 把上電極中心柱7、保護(hù)電阻22和高壓隔直電容6固定在上電極外殼1內(nèi)構(gòu)成可移動(dòng)的整體上電極，上電極中心柱7的下表面為上電極平面，試樣19置于下電極平面上，半導(dǎo)電墊片 20置于試樣19上，整體上電極在槽形下電極8內(nèi)上電極中心柱7壓在半導(dǎo)電墊片20上，整體上電極通過自重將上電極平面、半導(dǎo)電墊片20、試樣19和下電極平面壓緊；加熱圈21包裹在槽形下電極8的外側(cè)面，鉬電阻9鑲嵌在槽形下電極8底面內(nèi)并通過測(cè)溫儀31與計(jì)算機(jī)四的數(shù)據(jù)輸入端連接，加熱圈21的加熱線圈與加溫控制儀30的輸出端連接，加溫控制儀30的溫度設(shè)定輸入端與計(jì)算機(jī)四連接，由計(jì)算機(jī)四設(shè)定溫度，并將設(shè)定的溫度饋送給加溫控制儀30，加溫控制儀30控制加熱圈21進(jìn)行加溫，同時(shí)鉬電阻9 進(jìn)行溫度測(cè)量并將所測(cè)溫度通過測(cè)溫儀31傳輸給計(jì)算機(jī)四，鉬電阻9采用PT100鉬電阻；裝置的電路連接為，高壓直流電源沈的高壓輸出端與高壓輸入BNC插座2連接， 脈沖源27的高壓窄脈沖輸出端與脈沖輸入BNC插座4連接，示波器觀的Y輸入端和電荷信號(hào)SMA同軸插頭11連接，脈沖源27的同步輸出端與示波器觀的同步輸入端連接，示波器觀的數(shù)據(jù)輸出端與計(jì)算機(jī)四的數(shù)據(jù)輸入端連接，加溫控制儀30的輸出端與加熱圈21 的加熱線圈輸入端連接，加溫控制儀30的溫度控制端與計(jì)算機(jī)四數(shù)據(jù)輸出端連接，鉬電阻 9通過測(cè)溫儀31連接到計(jì)算機(jī)四的數(shù)據(jù)輸入端。所述槽形下電極8與下電極絕緣隔板18，下電極絕緣隔板18與下電極隔板10均利用過盈配合技術(shù)固定。所述鍍金屬膜的有機(jī)玻璃柱16的上下平面和圓柱面均用離子濺射儀真空鍍金 (Au)膜。所述上電極中心柱7和槽形下電極8的上表面及下表面都經(jīng)鏡面拋光。所述保護(hù)電阻22的阻值范圍為1. 0 3. OM Ω。[0014]所述的高壓隔直電容6的電容量為100 IOOOpF,并且應(yīng)不小于被測(cè)試樣的電容
量10倍。所述上電極中心柱7的材料為鋁或銅。所述的槽形下電極8的材料為鋁。所述上電極外殼1、空間電荷采集器外殼14、下電極隔板10、左側(cè)支架23和右側(cè)支架M的材料為鋁。所述下電極絕緣隔板18和絕緣套13的材料為聚四氟乙烯。所述鉬電阻9鑲嵌在槽形下電極8底面內(nèi)，不能影響試樣19與下電極表面的可靠接觸。所述加熱圈21的骨架材料為不銹鋼。所述半導(dǎo)電墊片8為普通半導(dǎo)電材料，如石墨摻聚乙烯的半導(dǎo)電材料薄膜，主要防止聲波在界面發(fā)生反射。本實(shí)用新型的工作過程是設(shè)定測(cè)試工作溫度，給試樣加溫，然后從上電極向試樣施加高壓直流電場(chǎng)，使試樣中產(chǎn)生空間電荷，同時(shí)從上電極向試樣施加高壓窄脈沖，使得試樣中心部分的空間電荷在脈沖作用下在局部發(fā)生微小振動(dòng)，這一振動(dòng)以聲波的形式傳到接地的下電極，通過緊貼在槽形下電極下表面的壓電傳感器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再經(jīng)過電荷信號(hào)前置放大器放大，用示波器讀取這一電壓信號(hào)波形，因?yàn)檎駝?dòng)幅值的大小和電荷量的大小有關(guān)，振動(dòng)到達(dá)傳感器的先后時(shí)間反映了空間電荷的不同位置。因此，經(jīng)過壓電傳感器接收到的電壓信號(hào)就是包含試樣中空間電荷量的大小及位置的信號(hào)。示波器所讀的波形通過 GPIB采集卡讀寫到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將所采集到的信號(hào)進(jìn)行分析處理。直流高壓加在阻值為幾百兆歐數(shù)量級(jí)的試樣上，下電極相對(duì)于直流高壓為地電位。脈沖輸入回路中，為了防止直流高壓對(duì)脈沖源的影響，在脈沖輸入BNC插座和上電極中心柱之間串接一個(gè)隔直電容。溫度控制部分，首先通過計(jì)算機(jī)設(shè)定溫度，通過溫度控制儀控制加熱圈加熱，同時(shí) PT100鉬電阻進(jìn)行溫度測(cè)量，并將測(cè)量溫度反饋給計(jì)算機(jī)，如果測(cè)量溫度達(dá)到設(shè)定溫度，計(jì)算機(jī)則命令溫度控制儀停止加熱升溫。本實(shí)用新型采取以下措施，實(shí)現(xiàn)試樣不同溫度下空間電荷的測(cè)試1.在對(duì)下電極進(jìn)行加熱時(shí)，為了防止電荷信號(hào)前置放大器受到影響，采用將槽形下電極8和下電極隔板10通過下電極絕緣隔板18進(jìn)行隔熱，這樣能保證電荷信號(hào)前置放大器工作穩(wěn)定，同時(shí)為了加快下電極隔板下方的散熱，整個(gè)下電極隔板下方不封閉，這樣可以加快空氣的流通。2.在對(duì)溫度實(shí)施控制時(shí)，加熱圈21、鉬電阻9、測(cè)溫儀31、計(jì)算機(jī)四、溫度控制儀 30構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制。3.空間電荷PEA信號(hào)采集器采用壓電傳感器17、鍍金屬膜的有機(jī)玻璃柱16、絕緣套13和空間電荷采集器外殼14組成的四層結(jié)構(gòu)，層間緊密接觸，還用鍍金屬膜的有機(jī)玻璃柱16傳送壓電傳感器17的壓電信號(hào)，保證聲波不造成反射，精確測(cè)量空間電荷信號(hào)。4.采用多重屏蔽設(shè)計(jì)。上電極外殼1和空間電荷采集器外殼14都接地，同時(shí)電荷信號(hào)的傳輸線采用屏蔽電纜，使電荷信號(hào)傳輸?shù)母鱾€(gè)環(huán)節(jié)都有接地的屏蔽層保護(hù)。5.上電極的高壓輸入BNC插座2、脈沖輸入BNC插座4、上電極外殼1、保護(hù)電阻22、高壓隔直電容6和上電極中心柱7用環(huán)氧樹脂5進(jìn)行澆注固定，保證上電極是一個(gè)整體，同時(shí)環(huán)氧樹脂的絕緣強(qiáng)度比較高，可以提高加在試樣上的電壓。整體上電極靠自重使試樣均勻受力。6.脈沖回路中，脈沖輸入BNC插座4與上電極中心柱7之間串接高壓隔直電容6， 保證直流高壓不會(huì)耦合到脈沖源，有效地保護(hù)脈沖源。本實(shí)用新型的有益效果為，因采用加熱圈對(duì)槽形下電極的側(cè)壁加熱，能控制試樣溫度進(jìn)行對(duì)絕緣材料試樣的PEA空間電荷測(cè)試，可對(duì)試樣進(jìn)行不同溫度下空間電荷的測(cè)試，使在電場(chǎng)與溫度場(chǎng)共同作用下研究電介質(zhì)的空間電荷特性得以實(shí)現(xiàn)。特別適用于電工絕緣材料領(lǐng)域測(cè)試和研究。

圖1為溫度可測(cè)的PEA空間電荷測(cè)試裝置電極結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為溫度可測(cè)的PEA空間電荷測(cè)試裝置示意圖。圖中，1—上電極外殼；2—高壓輸入BNC插座，3—高壓絕緣橡膠圈，4—脈沖輸入BNC插座，5—脈沖絕緣橡膠圈，6—高壓隔直電容，7—上電極中心柱，8—槽形下電極， 9-鉬電阻，10-下電極隔板，11-電荷信號(hào)SMA同軸插頭，12-電荷信號(hào)前置放大器， 13-絕緣套，14-空間電荷采集器外殼，15-電荷信號(hào)SMA同軸插座，16-鍍金屬膜的有機(jī)玻璃柱，17-壓電傳感器，18-下電極絕緣隔板，19-試樣，20-半導(dǎo)電墊片，21-加熱圈，22-保護(hù)電阻，23-左側(cè)支架板，24-右側(cè)支架板，25-環(huán)氧樹脂，26-高壓直流源， 27-脈沖源，28-示波器，四一計(jì)算機(jī)，30-加溫控制儀，31-測(cè)溫儀。
具體實(shí)施方式
以下通過實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。圖1為實(shí)施例的電極結(jié)構(gòu)示意圖，由四部分組成，即上電極、下電極、空間電荷采集通道和溫度控制測(cè)量單元。上電極中，高壓輸入BNC插座2套在高壓絕緣橡膠圈3內(nèi)鑲嵌在圓柱形的上電極外殼1上端面，圓柱形的上電極中心柱7置于上電極外殼1內(nèi)，上電極中心柱7的下表面與上電極外殼1下端面在同一平面內(nèi)，上電極中心柱7的上表面與高壓輸入BNC插座2之間連接一個(gè)保護(hù)電阻22，上電極中心柱7的上表面與保護(hù)電阻22之間以及保護(hù)電阻22與高壓輸入BNC插座2的內(nèi)導(dǎo)體之間均用裸導(dǎo)線連接，脈沖輸入BNC插座4套在脈沖絕緣橡膠圈5內(nèi)也鑲嵌在圓柱形的上電極外殼1上端面，上電極中心柱7的上表面與脈沖輸入BNC 插座4之間連接高壓隔直電容6，上電極中心柱7的上表面與高壓隔直電容6之間以及高壓隔直電容6與高壓BNC插座2的內(nèi)導(dǎo)體之間均用裸導(dǎo)線連接，環(huán)氧樹脂25澆注在上電極金屬外殼1內(nèi)部，把上電極中心柱7、保護(hù)電阻22和高壓隔直電容6固定在上電極外殼1內(nèi)構(gòu)成可移動(dòng)的整體上電極，上電極中心柱7的下表面為上電極平面。下電極中，槽形下電極8鑲嵌在下電極絕緣隔板18中，槽形下電極8的外形為圓柱形，下電極絕緣隔板18鑲嵌在矩形的下電極隔板10中，槽形下電極8的上表面為下電極平面，左側(cè)支架23和右側(cè)支架M固定在下電極隔板10下方用于支撐整個(gè)裝置?？臻g電荷采集通道中，壓電傳感器17貼在槽形下電極8的下表面，鍍金屬膜的有機(jī)玻璃柱16置于壓電傳感器17之下，絕緣套13包覆壓電傳感器17和鍍金屬膜的有機(jī)玻璃柱16置于空間電荷采集器7外殼14內(nèi)，空間電荷采集器外殼14固接在槽形下電極8的下表面將壓電傳感器14、鍍金屬膜的有機(jī)玻璃柱16和絕緣套13壓緊。試樣19置于下電極平面上，半導(dǎo)電墊片20置于試樣19上，整體上電極在槽形下電極8內(nèi)上電極中心柱7壓在半導(dǎo)電墊片20上，整體上電極通過自重將上電極平面、半導(dǎo)電墊片20、試樣19和下電極平面壓緊，電荷信號(hào)SMA同軸插座15固接在空間電荷采集器外殼14中心圓孔內(nèi)，電荷信號(hào)SMA 同軸插座15的內(nèi)導(dǎo)體穿過絕緣套13與鍍金屬膜的有機(jī)玻璃柱16下表面的金屬膜可靠電接觸，電荷信號(hào)前置放大器12固定在下電極隔板10的下表面，電荷信號(hào)前置放大器12輸入端與電荷信號(hào)SMA同軸插座15連接，輸出端與固接在左側(cè)支架23或右側(cè)支架M上的電荷信號(hào)SMA同軸插頭11連接。在溫度控制測(cè)量單元中，骨架為圓柱形的加熱圈21用螺紋連接包覆在圓柱形的槽形下電極8的外側(cè)面，鉬電阻9在試樣19的外圍鑲嵌在槽形下電極8底面的圓弧形槽內(nèi)， 鉬電阻9通過測(cè)溫儀31與計(jì)算機(jī)四的數(shù)據(jù)輸入端連接，加熱圈21的加熱線圈與加溫控制儀30的輸出端連接，加溫控制儀30的溫度設(shè)定輸入端與計(jì)算機(jī)四連接，由計(jì)算機(jī)四設(shè)定溫度，并將設(shè)定的溫度饋送給加溫控制儀30，加溫控制儀30控制加熱圈21進(jìn)行加溫，同時(shí)鉬電阻9進(jìn)行溫度測(cè)量并將所測(cè)溫度通過測(cè)溫儀31傳輸給計(jì)算機(jī)29，鉬電阻9為PT100鉬電阻。如圖2所示，裝置的電路連接為，高壓直流電源沈的高壓輸出端與高壓輸入BNC 插座2連接，脈沖源27的高壓窄脈沖輸出端與脈沖輸入BNC插座4連接，示波器觀的Y輸入端和電荷信號(hào)SMA同軸插頭11連接，脈沖源27的同步輸出端與示波器觀的同步輸入端連接，示波器觀的數(shù)據(jù)輸出端與計(jì)算機(jī)四的數(shù)據(jù)輸入端連接，加溫控制儀30的輸出端與加熱圈21的加熱線圈輸入端連接，加溫控制儀30的溫度控制端與計(jì)算機(jī)四數(shù)據(jù)輸出端連接，鉬電阻9通過測(cè)溫儀31連接到計(jì)算機(jī)四的數(shù)據(jù)輸入端。測(cè)量試樣時(shí)，試樣19置于下電極平面上，材料為石墨摻聚乙烯半導(dǎo)電材料薄的半導(dǎo)電墊片20膜置于試樣19上，整體的上電極放在槽形下電極8上，依靠上電極的自重將上電極平面、半導(dǎo)電墊片20、試樣19和下電極平面壓緊；如圖2所示，高壓直流電源沈的高壓輸出端與高壓輸入BNC插座2連接，脈沖源27的高壓窄脈沖輸出端與脈沖輸入BNC插座4 連接，示波器觀的Y輸入端和電荷信號(hào)SMA同軸插頭11連接，脈沖源27的同步輸出端與示波器觀的同步輸入端連接，示波器觀的數(shù)據(jù)輸出端與計(jì)算機(jī)四的數(shù)據(jù)輸入端連接，加溫控制儀30的輸出端與加熱圈21的加熱線圈輸入端連接，加溫控制儀30的溫度控制端與計(jì)算機(jī)四數(shù)據(jù)輸出端連接，鉬電阻9通過測(cè)溫儀31連接到計(jì)算機(jī)四的數(shù)據(jù)輸入端。高壓窄脈沖通過脈沖輸入BNC插座4和高壓隔直電容6加載在試樣19上，直流高壓從高壓輸入 BNC插座2輸入上電極中心柱7加載在試樣19，在計(jì)算機(jī)四上設(shè)定溫度，加溫控制儀30控制加熱圈21加熱到需要的溫度。當(dāng)溫度達(dá)到所需要的溫度時(shí)，同時(shí)輸入試樣所需的直流高壓和高壓窄脈沖，高壓使試樣中產(chǎn)生空間電荷，高壓窄脈沖使電荷產(chǎn)生振動(dòng)形成聲波信號(hào)， 聲波信號(hào)通過壓電傳感器17轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)傳到示波器觀中，實(shí)現(xiàn)空間電荷的采集，然后進(jìn)行下一個(gè)溫度的測(cè)量，這樣就實(shí)現(xiàn)了不同溫度下電介質(zhì)材料空間電荷的測(cè)量。裝置中，保護(hù)電阻22的阻值為1. 5M Ω，高壓隔直電容6為500pF的陶瓷高壓電容。 上電極中心柱7、上電極外殼1、槽形下電極8、下電極隔板10、空間電荷采集器外殼14、左側(cè)支架23和右側(cè)支架24的材料為鋁，加熱圈21的骨架材料為不銹鋼，下電極絕緣隔板18和絕緣套13的材料為聚四氟乙烯板材，鍍金屬膜的有機(jī)玻璃柱16的上下平面和圓柱面均用離子濺射儀真空鍍金膜。壓電傳感器17為鈮酸鋰壓電傳感器，厚度為120μπι，表面有鍍鋁電極。ΡΤ100鉬電阻的溫度數(shù)據(jù)通過測(cè)溫儀31讀入計(jì)算機(jī)，加溫控制儀30的溫控?cái)?shù)據(jù)和示波器觀所讀的波形通過GPIB采集卡讀寫到計(jì)算機(jī)，最后通過計(jì)算機(jī)將所采集到的信號(hào)進(jìn)行分析處理。本裝置的制作工藝要求1.上電極進(jìn)行澆注時(shí)需要對(duì)心。利用對(duì)心的輔助部件實(shí)現(xiàn)上電極金屬外殼中心與上電極中心柱圓心的對(duì)心。同時(shí)為了防止加工過程中產(chǎn)生氣泡，采用逐層澆注的方法，即澆
注一層等這一層完全凝固了再進(jìn)行澆注。2.上電極中心柱和槽形下電極的上表面及下表面都要要進(jìn)行鏡面拋光，否則影響測(cè)量效果。3.槽形下電極、下電極絕緣隔板和下電極隔板三者之間采用過盈配合加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)緊密配合。本裝置主要用于對(duì)片狀或者薄膜狀絕緣材料進(jìn)行空間電荷特性的研究。使用時(shí)， 取下整體上電極，用酒精將上電極表面、半導(dǎo)電墊片以及下電極表面擦拭干凈；下電極表面涂上硅油，將試樣放在下電極表面，保證試樣與下電極之間沒有空氣進(jìn)入；上電極表面涂上硅油，將半導(dǎo)電墊片緊貼上電極表面；試樣上表面中心位置滴少許硅油，放好上電極準(zhǔn)備試驗(yàn)。試樣安裝準(zhǔn)備就緒后，接好各個(gè)部件的線路，設(shè)定好溫度，待加溫控制儀將溫度加到設(shè)定溫度后，打開高壓直流源，給試樣施加所需的直流高壓，再給試樣上施加高壓窄脈沖，進(jìn)行空間電荷信號(hào)的采集。本實(shí)施例適用的直流高壓范圍為0 50KV ；溫度范圍20°C 100°C;高壓窄脈沖的參數(shù)范圍為脈沖幅度400 600V，脈沖寬度幾ns 幾十ns，重復(fù)頻率50 400Hz。
權(quán)利要求1.一種溫度可控的PEA空間電荷測(cè)試裝置，測(cè)試裝置的電極結(jié)構(gòu)包括上電極、下電極、 空間電荷采集通道和溫度控制測(cè)量單元四部分，上電極為環(huán)氧樹脂0 澆注在上電極金屬外殼(1)內(nèi)部，把上電極中心柱(7)、保護(hù)電阻02)和高壓隔直電容(6)固定在上電極外殼(1)內(nèi)構(gòu)成可移動(dòng)的整體上電極，空間電荷采集通道由壓電傳感器(17)、鍍金屬膜的有機(jī)玻璃柱(16)、絕緣套(13)、空間電荷采集器外殼(14)和電荷信號(hào)SMA同軸插座(15)組成，其特征在于，下電極由槽形下電極(8)、下電極絕緣隔板(18)和下電極隔板(10)組成， 槽形下電極(8)槽口向上鑲嵌在下電極絕緣隔板(18)中，下電極絕緣隔板(18)鑲嵌在的下電極隔板(10)中，槽形下電極(8)的上表面為下電極平面，壓電傳感器(17)貼在槽形下電極(8)的下表面，左側(cè)支架和右側(cè)支架04)固定在下電極隔板(10)下方支撐整個(gè)裝置；溫度控制測(cè)量單元的加熱圈包覆在槽形下電極(8)的外側(cè)面，鉬電阻(9)鑲嵌在槽形下電極(8)底面內(nèi)并通過測(cè)溫儀(31)與計(jì)算機(jī)09)的數(shù)據(jù)輸入端連接，加熱圈的加熱線圈與加溫控制儀(30)的輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度可控的PEA空間電荷測(cè)試裝置，其特征在于，所述槽形下電極⑶與下電極絕緣隔板(18)，下電極絕緣隔板(18)與下電極隔板(10)均利用過盈配合技術(shù)固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度可控的PEA空間電荷測(cè)試裝置，其特征在于，所述上電極中心柱(7)和槽形下電極(8)的上表面及下表面都經(jīng)鏡面拋光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度可控的PEA空間電荷測(cè)試裝置，其特征在于，所述槽形下電極(8)的材料為鋁。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度可控的PEA空間電荷測(cè)試裝置，其特征在于，所述下電極隔板(10)、左側(cè)支架03)和右側(cè)支架04)的材料為鋁。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度可控的PEA空間電荷測(cè)試裝置，其特征在于，所述下電極絕緣隔板(18)的材料為聚四氟乙烯板材。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度可控的PEA空間電荷測(cè)試裝置，其特征在于，所述加熱圈的骨架材料為不銹鋼。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度可控的PEA空間電荷測(cè)試裝置，其特征在于，所述保護(hù)電阻02)的阻值范圍為1. O 3. OMΩ。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度可控的PEA空間電荷測(cè)試裝置，其特征在于，所述的高壓隔直電容(6)的電容量為100 IOOOpF,并且應(yīng)不小于被測(cè)試樣的電容量10倍。
專利摘要本實(shí)用新型屬于高電壓與絕緣技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種溫度可控的PEA空間電荷測(cè)試裝置，測(cè)量裝置由上電極、下電極、空間電荷采集通道和溫度控制測(cè)量單元組成。槽形下電極鑲嵌在下電極絕緣隔板中，下電極絕緣隔板鑲嵌在下電極隔板中構(gòu)成下電極，壓電傳感器貼在槽形下電極的下表面采集空間電荷，用鍍金屬膜的有機(jī)玻璃柱傳送的壓電信號(hào)由示波器顯示，溫度控制測(cè)量單元的加熱圈包覆在槽形下電極的外側(cè)面加熱槽形下電極給試樣提供溫度場(chǎng)，鉑電阻鑲嵌在槽形下電極底面內(nèi)測(cè)量試樣溫度并通過測(cè)溫儀與計(jì)算機(jī)連接。本實(shí)用新型可在不同溫度下測(cè)量電介質(zhì)空間電荷，使在電場(chǎng)與溫度場(chǎng)共同作用下研究電介質(zhì)的空間電荷特性得以實(shí)現(xiàn)，特別適用于電工絕緣材料測(cè)試和研究。
文檔編號(hào)G01R29/24GK201935962SQ20102060325
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者丁立健, 屠幼萍, 李童, 王倩 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)