[发明专利]一种基于电声脉冲法的空间电荷测量装置

说明书

技术领域

本申请涉及绝缘材料空间电荷测量领域，更具体地说，涉及一种基于电声脉冲法的空间电荷测量装置。

背景技术

空间电荷是影响绝缘材料老化过程的重要因素。电介质绝缘材料中存在着陷阱，在电场的作用下，陷阱捕获载流子形成空间电荷。空间电荷的存在、转移输运和消散中和会直接导致电介质绝缘材料内部电场分布的改变，对介质绝缘材料内部的局部电场起到削弱或加强的作用。由于空间电荷对电场的这种畸变作用，空间电荷对绝缘材料的电导、击穿破坏、老化等各方面的电特性都有明显的影响。

随着科学技术的不断发展，目前出现了多种用于测量空间电荷分布的测量方法和装置，其中最具有代表性的为基于电声脉冲法的空间电荷测量装置。然而，当前基于电声脉冲法的电荷测量装置在对绝缘材料进行空间电荷测量时，只能实现绝缘材料整体温度的改变，无法在不同的温度梯度下实现对绝缘材料的空间电荷测量，因而不能真实模拟绝缘材料的工作环境，其测量结果精度低。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种基于电声脉冲法的空间电荷测量装置，通过在绝缘材料的上表面和下表面施加不同的温度，在不同的温度梯度下实现对绝缘材料的空间电荷测量，真实模拟绝缘材料的工作环境，提高了测量结果的精度。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种基于电脉冲法的空间电荷测量装置，包括：

设置有样品槽的下电极和位于所述样品槽上方的上电极，所述样品槽用于放置待测绝缘材料；

通过所述上电极向待测绝缘材料的上表面施加直流电压的直流电压输出电路；

通过所述上电极向待测绝缘材料的上表面施加脉冲信号的脉冲输出电路；

通过所述上电极向待测绝缘材料的上表面加热的第一加热部件；

通过所述下电极接收待测绝缘材料在所述直流电压和所述脉冲信号作用下产生的声波信号，并将所述声波信号转换相应大小的电信号的压电传感器；

通过所述下电极向待测绝缘材料的下表面加热的第二加热部件；

基于声电脉冲法，根据所述电信号确定待测绝缘材料的空间电荷密度分布的处理器。

优选的，所述直流电压输出电路包括：直流电压源、卡扣配合型连接器以及保护电阻；

其中所述直流电压源通过所述卡扣配合型连接器与所述保护电阻的一端相连；

所述保护电阻的另一端与所述上电极相连。

优选的，所述脉冲输出电路包括：脉冲发生器、卡扣配合型连接器、隔离电容以及匹配电阻；

其中所述脉冲发生器通过所述卡扣型连接器与所述隔离电容的一端相连；

所述隔直电容器的另一端与所述上电极相连；

所述匹配电阻的一端与所述卡扣型连接器和所述隔离电容的公共端相连，另一端接地。

优选的，所述直流电压输出电路、所述脉冲输出电路和所述上电极的外侧设置有铜屏蔽层；

所述铜屏蔽层、所述直流电压输出电路、所述脉冲输出电路和所述上电极之间的空隙内填充有环氧树脂。

优选的，所述第一加热部件和所述第二加热部件采用油循环加热系统。

优选的，还包括放置所述压电传感器的聚四氟乙烯外壳；

所述聚四氟乙烯外壳内还设置有用于吸收由不同材料界面引起的反射声波，防止对压电传感器检测的声波信号干扰的吸收层。

优选的，还包括与所述压电传感器相连的放大器以及与所述放大器相连的示波器；

其中，所述放大器用于放大压电传感器输出的的电信号；

所述示波器用于显示放大后电信号，并将放大后的电信号发送至所述处理器。

优选的，还包括包裹所述聚四氟乙烯外壳和所述放大器的铜屏蔽层。

优选的，所述铜屏蔽层外侧设置有降低放大器温度的冷却风扇。

优选的，所述上电极为铜电极，所述下电极为铝电极。