0027]密封罩由密封罩罩體28、大六角固定螺栓3以及密封圈2組成。密封罩罩體28為耐高溫防靜電透明PC工程塑料板，具有較好阻燃性、透光率、耐熱性、絕緣性，堅固耐用；大六角固定螺栓3采用尼龍螺栓，無磁性、防干擾、不生銹、耐腐蝕、耐酸堿;密封圈2采用丁腈橡膠密封圈，耐酸堿腐蝕，耐高溫，耐老化，能起到良好的密封隔熱作用。
[0028]智能控制顯示單元13由溫濕度控制單元、電極壓力測試單元和電極溫度測試單元構(gòu)成。溫濕度控制單元主要由傳感器、控制器、加熱器(加熱風(fēng)扇)、溫濕度顯示(集成于智能控制顯示單元13)等幾部分組成。傳感器檢測密封罩內(nèi)溫濕度信息，并傳遞到控制器由控制器分析處理:當(dāng)罩內(nèi)的溫度、濕度未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的值時，控制器中的繼電器觸點閉合，加熱器(或風(fēng)扇)接通電源開始工作，對罩內(nèi)進(jìn)行加熱或鼓風(fēng)等;一段時間后，罩內(nèi)溫度或濕度達(dá)到設(shè)定值，控制器中的繼電器觸點斷開，加熱或鼓風(fēng)停止。通過設(shè)備良好選型，可使得溫濕度控制范圍為:溫度(20°C?99°C )，濕度15%RH?95%RH?？刂凭葹?溫度± 1°C，濕度土3%RH。
[0029]電極壓力測試單元由壓力傳感器16、壓力顯示單元(集成于智能控制顯示單元13)、SMA屏蔽線27構(gòu)成。壓力傳感器16采用貼片式壓力傳感器，使用耐高溫絕緣樹脂將傳感器安裝在上電極壓緊螺栓29上，壓力量程為0.5-15Bar，工作溫度范圍為-65°F到+250°F(_55°C到+120°C)小管腳，高固有頻率，抗振動和沖擊。補償溫度范圍(+20°C到+80°C)可定制溫度補償范圍。壓力顯示單元集成在密封罩外的智能控制顯示單元13上，可實時顯示出電極壓緊螺栓對于上電極的壓力。
[0030]電極溫度測試單元由貼在下電極的緊靠上電極位置的貼片式電極溫度傳感器19、SMA屏蔽線27)、溫濕度顯示(集成于智能控制顯示單元13)等幾部分組成。
[0031]銅屏蔽層4以銅層作為良好的電磁波和噪聲屏蔽層，保證屏蔽層內(nèi)信號傳輸處理不受外界影響。壓電傳感器5將聲波信號轉(zhuǎn)換成電信號。電荷密度的大小與電信號成正比。冷卻風(fēng)扇6起到對銅屏蔽層4及其內(nèi)部電子元件的降溫功能。放大器7，由于壓電傳感器的輸出信號非常弱，故采用放大器7放大原始輸出信號。吸收層8可吸收由不同材料界面引起的反射聲波，防止其對原始聲波信號的干擾。聚四氟乙烯外殼9用于放入相應(yīng)的壓電傳感層和吸收層，同時具有良好的電絕緣作用。示波器10，輸出的電信號可以輸入進(jìn)示波器10中，從而在示波器10上顯示空間電荷密度的分布。電腦11，通過電腦11中的Labview軟件進(jìn)行相應(yīng)空間電荷信號進(jìn)行分析處理，從而獲得相應(yīng)空間電荷密度、電場強度數(shù)據(jù)。鋁制下電極12為鋁材料下電極。脈沖發(fā)生器14可提供脈沖波，通過選擇不同的脈沖來控制空間電荷輸出波形的質(zhì)量和分辨率。小六角固定螺栓15，起到開啟或關(guān)閉密封罩罩體28的作用?；顒愚D(zhuǎn)軸17，可通過打開或擰緊小六角螺栓固定螺栓18控制電極壓緊螺栓29，實現(xiàn)上電極壓緊程度控制。上電極外殼20為銅質(zhì)，對內(nèi)部元器件起到包裹作用。保護(hù)電阻21可保護(hù)高壓源設(shè)備，以防短路帶來的影響。上電極22為銅電極。半導(dǎo)電層23，可提供良好的聲阻抗匹配。樣品槽24可放盛放固體或液體待測樣品。隔直電容器25，從脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的信號包括交流和直流的成分，隔直電容器可以阻隔脈沖中的直流分量，導(dǎo)致交流信號通過電容器。匹配電阻26終端電阻值大小相同，以減少傳輸電信號的振動和反射。SMA屏蔽線27用以連接電極壓力測試單元16和智能控制顯示單元13，也用以連接電極溫度傳感器19和智能控制顯示單元13，起到信號傳輸?shù)淖饔谩?br>[0032]如圖2所示，首先在智能控制顯示單元13設(shè)定試驗環(huán)境溫度及濕度，通過調(diào)節(jié)固定螺栓15打開密封罩28，調(diào)節(jié)小六角固定螺栓18打開電極壓緊螺栓29，取出上電極外殼20，在樣品槽24內(nèi)放入待測樣品。然后，放上上電極外殼20，壓緊電極壓緊螺栓29，通過調(diào)節(jié)小六角固定螺栓18，結(jié)合圖3中智能控制顯示單元13中的電極壓力顯示控制電極壓緊螺栓29的壓緊程度。
[0033]然后，通過調(diào)節(jié)固定螺栓15關(guān)上密封罩28，中智能控制顯示單元13中的溫濕度控制單元開始自動調(diào)節(jié)罩內(nèi)溫濕度。傳感器檢測密封罩內(nèi)溫濕度信息，并傳遞到控制器由控制器分析處理。當(dāng)罩內(nèi)的溫度、濕度未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的值時，控制器中的繼電器觸點閉合，加熱器(或風(fēng)扇)接通電源開始工作，對罩內(nèi)進(jìn)行加熱或鼓風(fēng)等;一段時間后，罩內(nèi)溫度或濕度達(dá)到設(shè)定值，控制器中的繼電器觸點斷開，加熱或鼓風(fēng)停止。然后，從上電極22向試樣施加高壓直流電場，使試樣中產(chǎn)生空間電荷，同時從上電極22向試樣施加高壓窄脈沖，使得試樣內(nèi)部的空間電荷在高壓窄脈沖作用下發(fā)生微小振動，并以聲波的形式傳遞到鋁制下電極12，通過緊貼在鋁制下電極12下表面的壓電傳感器5轉(zhuǎn)化為電信號，再經(jīng)過放大器7放大，并通過示波器10讀取電壓信號波形，根據(jù)電聲脈沖法的原理，經(jīng)過壓電傳感器5轉(zhuǎn)化之后的電壓信號就是試樣中空間電荷量的大小及位置的信號。示波器10所讀的波形通過GPIB采集卡讀傳輸?shù)诫娔X11，電腦11將所采集到的信號進(jìn)行各種數(shù)學(xué)的分析和處理，最終輸出試驗內(nèi)部空間電荷的波形。
[0034]本實施例適用的直流高壓范圍為:0到50kV;環(huán)境溫度控制范圍:20°C到90°C;環(huán)境濕度控制范圍:15%RH到95%RH ；電極壓力范圍:0.5 Bar到15Bar ；高壓窄脈沖的參數(shù)范圍為:脈沖幅度:200到600V;脈沖寬度:幾ns到幾十ns;重復(fù)頻率:50 Hz到500Hz。
【主權(quán)項】
1.一種帶環(huán)境參數(shù)及電極壓力控制的基于電聲脈沖法的電介質(zhì)材料空間電荷測試裝置，測試裝置由密封罩、智能控制顯示單元(環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、電極溫度、電極壓力)、上電極系統(tǒng)、下電極系統(tǒng)等部分組成;通過在測試電極平臺外加可拆卸式密封罩使得罩內(nèi)測試環(huán)境封閉可控，加入智能溫濕度控制系統(tǒng)，在上電極壓緊螺栓處安裝貼片式壓力傳感器，在下電極平臺緊靠上電極的位置安裝貼片式電極溫度傳感器，在并將面板式智能控制顯示單元集成于罩外，用于顯示電極壓力、電極溫度，并智能控制、調(diào)節(jié)密封罩內(nèi)溫度及濕度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶環(huán)境參數(shù)及電極壓力控制的基于電聲脈沖法的電介質(zhì)材料空間電荷測試裝置，其特征在于: 測試裝置密封罩由密封罩罩體(28)、大六角固定螺栓(3)以及密封圈(2)組成;密封罩罩體(28)采用耐高溫防靜電透明PC工程塑料板，具有較好阻燃性、透光率、耐熱性和絕緣性;大六角固定螺栓(3)采用尼龍螺栓，無磁性、防干擾、不生銹、耐腐蝕且耐酸堿； 密封圈(2)采用丁腈橡膠密封圈，耐酸堿腐蝕，耐高溫，耐老化，能起到良好的密封隔熱作用;通過大六角固定螺栓(3)將密封罩罩體(28)固定在鋁制下電極(12)上，并利用密封圈(2)起到密閉隔熱的作用；在有需要時也通過調(diào)節(jié)大六角固定螺栓(3)撤除密封罩;密封罩一側(cè)有開啟門，由小六角固定螺栓(15)控制其打開或密閉。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶環(huán)境參數(shù)及電極壓力控制的基于電聲脈沖法的電介質(zhì)材料空間電荷測試裝置，其特征在于: 測試裝置智能控制顯示單元(13)由溫濕度控制單元、電極壓力測試單元和電極溫度測試單元構(gòu)成;溫濕度控制單元主要由傳感器、控制器、加熱器(加熱風(fēng)扇)、溫濕度顯示(集成于智能控制顯示單元(13))等幾部分組成;傳感器檢測密封罩內(nèi)溫濕度信息，并傳遞到控制器由控制器分析處理:當(dāng)罩內(nèi)的溫度、濕度未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的值時，控制器中的繼電器觸點閉合，加熱器(或風(fēng)扇)接通電源開始工作，對罩內(nèi)進(jìn)行加熱或鼓風(fēng)等；一段時間后，罩內(nèi)溫度或濕度達(dá)到設(shè)定值，控制器中的繼電器觸點斷開，加熱或鼓風(fēng)停止;溫濕度控制范圍為:溫度20°C到90°C，濕度15%RH到95%RH;電極壓力測試單元由壓力傳感器(16)、壓力顯示單元(集成于智能控制顯示單元(13))、SMA屏蔽線(27)構(gòu)成;壓力傳感器(16)采用貼片式壓力傳感器，使用耐高溫絕緣樹脂將傳感器安裝在上電極壓緊螺栓(29)上，壓力量程為0.5 Bar到15Bar，工作溫度范圍為-65°F到+250°F (_55°C到+120°C)，小管腳，高固有頻率，抗振動和沖擊;補償溫度范圍(+25°C到+80°C)內(nèi)可定制溫度補償范圍；壓力顯示單元集成在密封罩外的智能控制顯示單元(13)上，可實時顯示出電極壓緊螺栓對于上電極的壓力；電極溫度測試單元由貼在下電極的緊靠上電極位置的貼片式電極溫度傳感器(19)、SMA屏蔽線(27)、溫濕度顯示(集成于智能控制顯示單元(13))等幾部分組成； 利用耐高溫絕緣樹脂將電極溫度傳感器19安裝在下電極上靠近上電極的位置，利用SMA屏蔽線27將傳感器信號傳輸?shù)街悄芸刂骑@示單元13，并在顯示界面顯示出電極溫度。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種帶環(huán)境參數(shù)及電極壓力控制的基于電聲脈沖法的電介質(zhì)材料空間電荷測試裝置，屬于固體電介質(zhì)空間電荷測量技術(shù)領(lǐng)域。測試裝置包括密封罩、智能控制顯示單元、上電極系統(tǒng)、下電極系統(tǒng)等。通過在測試電極平臺外加可拆卸式密封罩，加入智能溫濕度控制系統(tǒng)，安裝貼片式壓力傳感器以及貼片式電極溫度傳感器，在并將面板式智能控制顯示單元集成于罩外，用于顯示電極壓力、電極溫度，并智能控制、調(diào)節(jié)密封罩內(nèi)溫度及濕度。本測試裝置可準(zhǔn)確控制測試裝置密封罩內(nèi)溫度及濕度，實現(xiàn)較高溫度下的空間電荷測試，并確保每次試驗中被測樣品壓緊程度的一致性，特別適用于工作在較高溫度下、具有較強吸潮性、結(jié)構(gòu)疏松的油紙絕緣材料的空間電荷測試。
【IPC分類】G01R29/24
【公開號】CN105425057
【申請?zhí)枴緾N201510767114
【發(fā)明人】唐超, 陳光輝, 黃博
【申請人】西南大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月11日