[发明专利]一种非接触式绝缘介质响应全自动测试方法及测试用电极盒

说明书

本发明涉及一种非接触式绝缘介质响应全自动测试方法，属于频域介质响应测试技术领域，包括以下步骤：S1：预测量：针对同种介电材料，测量样品及不同厚度空气隙的联合响应并得到频率响应特性曲线；S2：极限拟合：利用预测量得到的频率响应特性数据，以空气隙厚度为自变量，通过曲面拟合得到在同一频率点下，空气隙厚度为零时的频率响应特性；S3：对于后续绝缘材料样品，采用单个空气隙厚度进行常规测量，通过步骤S1,S2得到的频域介质响应曲线，得到消除空气隙影响后的样品材料介电特性。

技术领域

本发明属于频域介质响应测试技术领域，涉及一种非接触式绝缘介质响应全自动测试方 法及测试用电极盒。

背景技术

频域介质响应的测量是高压技术中非常重要的部分。它是将绝缘介质放在电极板之间， 通过测量绝缘介质在不同频率的激励下的响应来得到介质的介电特性，从而评估介质的老化 程度等性能参数。

传统测量方式采用的是两极都接触介质的测量方式，一般来说，需要两电极对测试样品 施加一定压力，使得电极与测试样品可以紧密接触，并且可较大程度消除二者之间因表面不 平整度而导致的空气间隙对测量结果造成的误差。然而，测量者人为安装被测物品与电极的 手段，会使介质和测量电极之间的挤压力不可控，每次安装所带来的挤压力的大小都不尽相 同，从而导致介质的形变、接触紧密度等因素均不相同，也使得测量样品与电极接触时产生 的接触电容、接触电阻、表面不平整度等发生变化，从而导致频域介质响应测试结果发生变 化。

解决接触问题的一种简单办法是直接使用恒定的电极自重作为恒定压力，然而这种解决 方法过于粗糙，并且受制电极本身形状、材料、密度的限制，无法完全解决二者之间存在气 隙的问题，并且，使用电极自重，也无法使得压力可调，无法寻找对测量结果精度控制最佳 的压力。

还有一种较为通用的方法是采取对材料表面喷金，以消除电极接触带来的影响。但这种 方法一方面成本高，另一方面操作复杂，需要特殊的设备和有经验的人员才能执行。因此， 目前很多测试中都省略了这一步骤，但无疑会带来很多测量误差。

另一种较好的解决方案是避免材料与平行板电极之间的任何直接接触，从而测量一个小 气隙与试样的联合响应，称为空气基准法。在不施加任何压力和消除表面电导率的情况下， 无接触电极的布置似乎是介质频响测量中避免材料接触问题的理想解决方案。它本质上是由 一个平行的平板空气电容器组成，将电介质试样插入气隙中，但不一定完全填满气隙，测量 板间电容。通过测量电容和空气电容器及试样的已知尺寸，可以计算出介电常数和损耗因子。 由于有空气隙的存在，最后再根据空气隙造成的影响，在原来的测试数据上进行补偿，从而 得到最终的频域介质响应。

然而现有方案无法使空气隙的影响达到零，若只是调节空气隙为零便无法避免接触问题。 不同样品的厚度不同，而电极之间的距离是恒定的，因而空气隙的厚度在测量不同样品时是 不同的，这样每次空气隙造成的影响不同，空气隙造成的影响不一定与厚度成正比，从而无 法仅仅只将空气隙的影响乘以厚度比例来得到新的厚度下的空气隙影响。若要保证空气隙厚 度一定，一个方法是使样品厚度一定，但这显然太难实现，而且大大降低了适用性。另一个 方法是根据样品的厚度调节极板之间的厚度，但极板间的距离极小，很难测量，而且很难手 动调节出和原来等厚的空气隙。而实际上，现有的关于非接触式测量的研究，其设计的电极 装置都是通过螺钉及其固定的旋钮去控制两极板间的距离，但是实际确定空气厚度只能依赖 单独的设备如千分尺，但是空气层的厚度本身可调仅有3mm-5mm，使用其他设备测量其精度 与准确性也会大大下降。

此外，非接触式测量受到空气隙的影响，因而空气的物理特性对测试结果也十分重要。 空气有流动性和不均匀性，所以测试结果会因此发生波动，这大大降低了测试精度，必须使 得空气的性质十分稳定才能达到好的测量效果。并且，空气层的厚度不同也将直接影响其介 电性能，从而影响其能否作为基准的标准。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种非接触式绝缘介质响应全自动测试方法及测试用 电极盒。