[发明专利]一种用于热脉冲法响应信号校正的全场校正方法

说明书

本发明涉及一种用于热脉冲法响应信号校正的全场校正方法，包括：测量待测样品薄膜的实际热响应电流信号，并转化为频域表达式，然后根据预先获取的系统传递函数，对实际热响应电流信号进行校正；系统传递函数的获取包括：对待测样品薄膜进行金属化处理，然后施加低电场，接着对待测样品薄膜一侧的金属电极击打短激光，测量待测样品薄膜的实测热响应电流信号；根据激光和待测样品薄膜材料参数，计算待测样品薄膜的理想位移电流信号；将实测热响应电流信号和理想位移电流信号分别转化为频域表达式，从而计算系统传递函数。与现有技术相比，本发明能降低系统误差对响应信号的干扰，在此基础上进行数据分析可获得更准确的空间电荷分布信息。

技术领域

本发明涉及薄膜中空间电荷分布测量技术领域，尤其是涉及一种用于热脉冲法响应信号校正的全场校正方法。

背景技术

聚合物电介质薄膜中的空间电荷分布对其工作表现有至关重要的影响。现有的对空间电荷的测量方法中，热脉冲法具有测量周期短、分辨率高等优点，尤其适合微米级聚合物薄膜的测量。该方法通过对样品施加热脉冲产生热扰动，热脉冲在介质内部传播过程中带动电荷，引发一个可测量的热响应位移电流。

然而，由于测量电路频率响应特性等因素的影响，实验中测量的热响应位移电流信号发生了一定程度的失真，尤其在高频部分特别明显。因此，基于这样的实测信号进行数据分析，计算得到的电场分布曲线在介质表面附近区域出现失真，与实际分布之间存在较大的偏差。在热脉冲数据处理中，必须进行频率响应校准，目前一般通过对放大器进行频响测试以获得其频率响应，再将频域中的响应信号除以放大器的频率响应得到校正后的信号，以此消除测量电路频响特性的影响。然而实验结果显示，对校正后的信号进行数据分析得到的电场分布与实际分布之间仍存在一定程度的偏差，不利于高精度的测量。之所以经过上述频响校准后仍有偏差，主要原因是热脉冲法中使用的前置电流放大器的频响曲线是接近理想情况下或是理论曲线，而实际测量时，被测样品、测试线路和前置电流放大器为主体构成的测试线路，并非是理想线路，测试样品的响应信号也不能视为电流源，而实际可等效为RLC耦合的线路，显然放大器的频响不能反映测试时的真实情况。因此，仅使用放大器的频率响应将无法有效地校准测试数据，对响应信号的校正应考虑包括样品在内的整个测试系统的频率响应对信号的影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在仅使用放大器的频率响应将无法有效地校准测试数据的缺陷而提供一种用于热脉冲法响应信号校正的全场校正方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于热脉冲法响应信号校正的全场校正方法，包括以下步骤：

测量所述待测样品薄膜的实际热响应电流信号，并转化为频域表达式，然后根据预先获取的与所述待测样品薄膜相对应的系统传递函数，对所述实际热响应电流信号进行校正，获取校正后的热响应电流信号；

所述系统传递函数的获取包括以下步骤：

S1：对待测样品薄膜进行金属化处理，然后施加使得待测样品薄膜内部不会发生空间电荷的注入和积累的均匀低电场，接着对待测样品薄膜一侧的金属电极击打短激光，测量待测样品薄膜的实测热响应电流信号；

S2：根据步骤S1中的激光和待测样品薄膜材料参数，计算待测样品薄膜内部的温升分布，从而计算待测样品薄膜的理想位移电流信号；

S3：将所述实测热响应电流信号和理想位移电流信号分别转化为频域表达式，从而计算系统传递函数。

进一步地，所述理想位移电流信号的计算表达式为：

g(x)＝ε₀ε_r(α_ε-α_x)E(x)+P(x)