[发明专利]可测传导电流的PEA空间电荷测试装置

说明书

技术领域

本发明属于高电压与绝缘技术领域，特别涉及一种可测传导电流的PEA空间电荷测试装置。

背景技术

空间电荷是表征电介质材料电气性能的一个重要参数，空间电荷测量对于电介质介电性能的研究有着重要的意义。目前，国际上普遍公认，空间电荷对电场有畸变作用，空间电荷的分布和运动对绝缘材料的电导、击穿破坏、老化等等有强烈的影响。在电场作用下，尤其是直流电场，空间电荷集聚会严重畸变聚合物中电场分布，贮存电机械能，并引起电荷的复合和激励，从而导致材料早期破坏，如增加热电子的生成速率、降低材料老化的能量势垒、引起断键的生成、微孔扩大和内部应力，并最终导致材料击穿。因此，空间电荷的存在、转移和消失会直接导致绝缘材料内部电场分布的改变，对材料内部的局部电场起到削弱或加强的作用，影响到材料电气特性的各个方面。

在空间电荷研究方面，目前国内外所做的大都是实验性质的研究，并且集中在以电缆绝缘为应用背景的聚乙烯材料上。随着试验及测量数据的完善，目前许多理论解释、模型建立的研究工作也都开展起来了。然而陷阱电荷如何影响材料的性能仍是个悬而未决的问题。研究表明，陷阱电荷密度的改变导致电荷入陷传输过程的改变，最终影响载流子的迁移，宏观上反映在电导的变化上。

众所周知，电荷的定向移动形成电流，电介质内部缺陷的作用又会使载流子驻留从而形成空间电荷，载流子的迁移、入陷和脱陷等说明空间电荷的形成和因此产生的电场变化，都会对电导电流产生影响，所以探索电流和空间电荷之间的关系可以为分析材料内部的微观特性提供新的途径。

空间电荷测量方法有很多种，但是目前应用最为普遍的是日本武藏工业大学的高田达雄教授所提出的电声脉冲(PEA)法。目前用此方法所做的测量空间电荷的设备基本比较成熟，虽然传统的空间电荷测试装置有很多优点，但是存在以下不足：功能简单；脉冲输入端口和高电压输入端口都从上电极引入，容易造成耦合；只能施加直流电压；对施压过程中材料中所流过的传导电流无法测量。因此需要设计一套可同时测量传导电流和空间电荷的PEA测试系统，解决目前测量上述现有技术不能将传导电流和空间电荷联系起来进行研究的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中所述的目前不能将传导电流和空间电荷联系起来进行研究的问题，提供一种可测传导电流的PEA空间电荷测试装置，其特征在于，测量装置主要由五部分组成，即上电极、下电极、空间电荷采集通道、电流信号采集通道和脉冲输入通道。下电极隔板10为矩形的绝缘板，圆锥台形的下电极中心柱13自下向上固接在下电极隔板10中部的圆孔内，下电极内环11和下电极外环12与下电极中心柱13同轴镶嵌在下电极隔板10内，下电极中心柱13、下电极内环11和下电极外环12的上端面与下电极隔板10的上表面在同一平面内构成下电极平面，压电传感器14置于下电极中心柱13下端面之下，镀金属膜的有机玻璃柱15置于压电传感器14之下，下电极中心柱绝缘套18包覆下电极中心柱13下部、压电传感器14和镀金属膜的有机玻璃柱15置于空间电荷采集器金属外壳19内，空间电荷采集器金属外壳19固接在下电极隔板10的下表面将压电传感器14、镀金属膜的有机玻璃柱15和下电极中心柱绝缘套18与下电极中心柱13下端面压紧，长方体的下电极金属外壳20固接在下电极隔板10的下表面，电荷信号SMA同轴插座16固接在空间电荷采集器金属外壳19中心圆孔内，电荷信号SMA同轴插座16的内导体穿过下电极中心柱绝缘套18与镀金属膜的有机玻璃柱15下表面的金膜可靠电接触，电荷信号前置放大器26置于下电极金属外壳20内，电荷信号前置放大器26输入端与电荷信号SMA同轴插座16连接，输出端与固接在下电极金属外壳20左侧壁的电荷信号SMA同轴插头17连接，电流信号SMA同轴弯插座21固接在下电极隔板10的下表面，电流信号SMA同轴弯插座21的内导体与下电极内环电极11连接，置于下电极金属外壳20内的限流电阻25一端与电流信号SMA同轴弯插座21的内导体连接，另一端与固接在下电极金属外壳20左侧壁的电流信号SMA同轴插头22连接，脉冲输入SMA同轴弯插座23固接在下电极隔板10的下表面，脉冲输入SMA同轴弯插座23的内导体与下电极外环电极12连接，脉冲输入SMA同轴插头24固接在下电极金属外壳20右侧壁与脉冲输入SMA同轴弯插座23用裸导线连接；