[发明专利]一种热刺激表面电位自动测量装置、系统及方法

权利要求书

1.一种热刺激表面电位自动测量装置，其特征在于，包括实验腔体(1)，分别设置于所述实验腔体(1)外部的气体环境控制模块、温度控制模块(9)、上位机(10)、步进电机控制器(27)，所述温度控制模块(9)、所述步进电机控制器(27)均与所述上位机(10)连接；

所述气体环境控制模块包括阀门(4)、气压表(5)、机械泵(6)、气体气压瓶(7)，所述机械泵(6)、所述气体气压瓶(7)均与所述阀门(4)连接；所述阀门(4)安装于所述实验腔体(1)的侧壁，所述阀门(4)与所述实验腔体(1)的内部空间相连通；所述气压表(5)设置于所述阀门(4)上；

所述实验腔体(1)包括设置于所述实验腔体(1)顶部的上盖板(2)，设置于所述实验腔体(1)底部的下盖板(3)，所述上盖板(2)、所述下盖板(3)均与所述实验腔体(1)密封连接；

所述实验腔体(1)内设有电极提升电机(19)，所述电极提升电机(19)固定于所述上盖板(2)的下表面，所述电极提升电机(19)与所述步进电机控制器(27)连接；所述电极提升电机(19)用于控制电极支架(12)沿电极垂直运动导轨(24)作升降运动，所述电极支架(12)设置于所述实验腔体(1)内，所述电极支架(12)的底部固定有电极(11)；

所述实验腔体(1)内设有分别与所述步进电机控制器(27)连接的第一运动电机(20)、第二运动电机(21)、第三运动电机(22)；所述第一运动电机(20)、第二运动电机(21)、第三运动电机(22)均与静电探头固定部(17)连接，所述静电探头固定部(17)的下方设置有静电电容探头(16)；所述第一运动电机(20)用于控制静电探头固定部(17)沿z轴运动导轨(26)移动，所述第二运动电机(21)、所述第三运动电机(22)用于控制静电探头固定部(17)沿xy面运动导轨(25)移动；

所述实验腔体(1)内还设置有绝缘底座(15)，所述绝缘底座(15)固定于所述下盖板(3)上；

所述绝缘底座(15)的下方设置有旋转电机(18)，所述旋转电机(18)与所述步进电机控制器(27)连接，控制所述绝缘底座(15)转动；

所述绝缘底座(15)的上表面设置有加热膜(8)，所述加热膜(8)与所述温度控制模块(9)连接；

所述实验腔体(1)的侧壁还设有高压套管接口(13)、地线引入接口(14)、信号线引出接口(23)。

2.根据权利要求1所述的自动测量装置，其特征在于，所述电极(11)包括两个半圆形电极，所述半圆形电极对称设置于所述电极支架(12)的底部。

3.根据权利要求1所述的自动测量装置，其特征在于，所述实验腔体(1)的侧壁还设置有观察窗(28)。

4.根据权利要求3所述的自动测量装置，其特征在于，所述观察窗(28)的下端与所述绝缘底座(15)的下边缘位于同一水平线上。

5.根据权利要求1所述的自动测量装置，其特征在于，所述加热膜(8)采用聚酰亚胺材料制成。

6.根据权利要求2所述的自动测量装置，其特征在于，所述电极(11)为黄铜电极。

7.根据权利要求1所述的自动测量装置，其特征在于，所述绝缘底座(15)为环氧树脂底座。

8.根据权利要求1所述的自动测量装置，其特征在于，所述温度控制模块(9)为PID温控仪。

9.一种热刺激表面电位自动测量系统，其特征在于，包括：

气体环境控制模块，用于控制实验腔体内的气压；

温度控制模块，用于控制实验腔体内的温度；

电荷注入模块，用于向电极注入电荷；

电极升降控制模块，用于控制电极沿电极垂直运动导轨的升降运动；

旋转电机，用于将试样旋转至电位测量端；

三轴控制模块，用于控制静电电容探头分别沿试样表面进行xy面、z轴的指定长度的循环扫描；

电位测量模块，用于测量试样表面的电位分布；

步进电机驱动模块，用于控制所述电极升降控制模块、所述旋转电机、所述三轴控制模块的运动方向；

上位机，用于显示所述实验腔体内的温度信息及试样表面的电位衰减曲线，还用于向所述自动测量系统提供相应的编程程序。

10.一种基于权利要求1-8任一项所述的自动测量装置的测量方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

将试样放入实验腔体内部的指定位置；

建立实验气体环境，将实验腔体内的气压值降到不大于10pa，充入指定气体，使所述实验腔体内的气压值为1-7个大气压；

建立实验温度，开启温度控制模块，对加热膜进行PID控制，使实验腔体内的温度值为20-60℃；

模拟盆式绝缘子的注入过程，向电极上施加指定电压，加压10min；

将电极支架沿电极垂直运动导轨上升指定距离，控制旋转电机旋转180°将试样转至电位测量端，关闭高压直流源；

测量试样表面电位，控制静电电容探头沿试样表面进行xy面的指定长度的循环扫描，将得到的电位衰减曲线显示并记录于上位机中；

测量结束，上位机控制各运动机构复位。