[发明专利]基于电声脉冲法的复合平板试样三维空间电荷测量装置

说明书

本发明公开了一种基于电声脉冲法的复合平板试样三维空间电荷测量装置，括上电极和下电极，上电极内设置有铝电极，在铝电极和下电极之间设置双层复合平板电介质试样，双层复合平板电介质试样的层间设置有针电极和板电极，下电极内设置有用于吸收声波的吸收层，吸收层上设置有压电传感器，压电传感器连接有放大器，放大器经过A\D转换器与计算机连接。本发明装置成功再现了在正交不均匀电场下复合平板试样内空间电荷的积聚、消散与迁移特性，更真实模拟试样在现实工况下的电场环境，充分利用了更多数量的压电薄膜并且使得所有压电薄膜均紧贴于下电极的下表面，突破了现有只能测量均匀电场下的一维空间电荷分布的局限，提高了空间电荷测量结果可靠性。

技术领域

本发明属于复合绝缘材料内空间电荷分布测量技术领域，具体涉及一种基于电声脉冲法的复合平板试样三维空间电荷测量装置。

背景技术

电声脉冲法是目前国内外测量空间电荷分布应用较广的方法之一。通过注入高压直流电场及纳秒脉冲，经由放大器及后期的去卷积计算可得到绝缘材料中空间电荷行为。目前这一方法已经成功用于同轴电极和平板电极下绝缘材料的空间电荷测量。

现有技术记载了一种可拆卸式电声脉冲空间电荷测量装置，该装置由直流高压电源、纳秒脉冲发生器、上下电极、温梯电极单元、信号采集单元、示波器和计算机构成。只能在上下电极之间施加电压，无法对其施加界面方向(与竖直方向垂直)的电场，只能研究绝缘材料在均匀电场下的空间电荷行为，无法研究在正交电场下复合平板试样内空间电荷的注入、积聚和消散行为。且仅能够安装单个压电传感器，对于复合平板试样空间电荷测量区域有限，无法实现对于复合平板试样的三维空间电荷测量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于电声脉冲法的复合平板试样三维空间电荷测量装置，能够测得在正交不均匀电场下复合平板试样内三维空间电荷输运过程，解决了现有技术中只能测量在均匀电场下的一维空间电荷分布。

本发明采用以下技术方案：

基于电声脉冲法的复合平板试样三维空间电荷测量装置，括上电极和下电极，上电极内设置有铝电极，在铝电极和下电极之间设置有双层复合平板电介质试样，双层复合平板电介质试样的层间设置有针电极和板电极，下电极内设置有用于吸收声波的吸收层，吸收层上设置有压电传感器，压电传感器连接有放大器，放大器经过设置在下电极外部的A\D转换器与计算机连接。

具体的，上电极包括内部填充有环氧树脂的壳体，铝电极设置在壳体内，一端伸出与双层复合平板电介质试样连接，伸出端与双层复合平板电介质试样的连接处设置有半导电层。

进一步的，铝电极分两路，一路经过限流电阻与直流高压发生器连接，直流高压发生器与限流电阻之间通过高压电缆线连接；铝电极另一路经过耦合电容与脉冲发生器连接。

进一步的，脉冲发生器还连接一个直流高压电源，耦合电容还经过匹配电阻和壳体连接。

具体的，下电极包括下电极壳体，下电极壳体通过螺杆与上电极的壳体连接，吸收层设置在下电极壳体内靠近双层复合平板电介质试样处，吸收层外设置有屏蔽壳。

进一步的，吸收层的上表面、侧面和下表面均设置有长条状结构的铝箔，压电薄膜放置在吸收层的上表面，通过铝箔将压电薄膜采集的电信号传输到吸收层下表面的凹陷处，凹陷处设置有金属块，金属块通过屏蔽线连接放大器。

进一步的，压电传感器包括多个压电薄膜，每个压电薄膜分别通过一个屏蔽线对应连接一个放大器。

进一步的，压电薄膜呈5×5排列，每个压电薄膜的尺寸为3.5mm×3mm。

进一步的，屏蔽壳中心与上电极内的铝电极的中心在同一竖直线上，屏蔽壳为圆形结构，直径为36～40mm。