[发明专利]一种薄膜材料表面电位的测量设备

说明书

本发明公开一种薄膜材料表面电位的测量设备，包括：试验箱，用于为测量提供真空条件并通入测量所需的各种气体；设置在所述试验箱内的加热台，用于为测量提供所需的温度条件；位于所述加热台之上且与所述加热台紧密接触的地电极；设置在所述试验箱内的针电极和栅网电极，所述栅网电极位于所述针电极与所述地电极之间，所述针电极与第一高压电源相连，所述栅网电极与第二高压电源相连；设置在所述试验箱内的静电探头，用于对置于所述地电极之上、经充电后的待测薄膜材料进行表面电位测量。本发明设计合理，易制作，使用方便，原理简单，可以实现不同温度以及不同气氛下的测量实验，并保证测量结果的可靠性。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种薄膜材料表面电位的测量设备。

背景技术

聚合物材料内的空间电荷一般是指陷阱电荷，即被陷阱捕获后停留于介质内的电荷，也可指由于不均匀极化引起的极化电荷。空间电荷的存在会对聚合物绝缘产生重要影响，空间电荷积聚会导致电场畸变，引起绝缘介质的早起击穿，对电网安全运行造成巨大的安全问题。因此，研究聚合物内部空间电荷特性具有重要意义。

许多聚合物的工作温度并非恒定不变的，例如：电缆绝缘材料交联聚乙烯（XLPE）及附件材料硅橡胶，随着导体电流的变化，其所承受的温度是变化的，而已有相关研究表明，温度对于聚合物材料空间电荷特性具有十分明显的影响。同时，有些聚合物的工作环境并非空气，例如：太空中的线缆绝缘，其所处的气氛环境为真空，而盆式绝缘子硅橡胶材料所处的气氛环境为六氟化硫（SF6）。因此，不同气氛条件下的空间电荷特性同样是一个具有实际意义的研究内容。

目前，用于表征聚合物材料内空间电荷分布特性的手段和方法较多，主要有电声脉冲法（PEA）、光感应压力脉冲法（LIPP）、热刺激电流法（TSC）等。PEA可以在界面电荷应力波与体空间电荷应力波重叠的情况下，测量待测薄膜材料内的空间电荷分布。但是PEA技术测试得到的空间电荷难以区分是由于电极注入还是杂质电离产生的，且难以给出电子/空穴的陷阱能级等参数。LIPP主要是需要产生激光来诱导压力脉冲的产生，通常激光源的要求比较高且造价昂贵。TSC在计算陷阱电荷及其能级分布时，假定材料内陷阱能级为单一的能级形式，虽然TSC表征偶极子极化的灵敏度很高，但对陷阱电荷表征的灵敏度较低。表面电位衰减（SPD）也是可以表征空间电荷和陷阱分布的一种技术手段。SPD是一种采用直流充电的方式在材料表面沉积一定量的电荷，通过测量电荷随着时间的变化规律来研究内部电荷输运特性和陷阱分布特性的方法。在这些相关测量手段中，SPD是一种方便的、低费用的测量空间电荷和电荷陷阱的手段。SPD可以提供高场下电荷注入、迁移、松弛过程、电荷陷阱等相关物理信息。可目前尚未有关于不同温度以及不同气氛下的SPD测量技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，本发明提供提供一种薄膜材料表面电位的测量设备，以实现不同温度以及不同气氛下的测试条件，并保证测试结果的可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种薄膜材料表面电位的测量设备，包括：

试验箱，其具有两开孔，其中一个连接真空泵，用于为测量提供真空条件，另一个为透气孔，用于通入测量所需的各种气体；

设置在所述试验箱内的加热台，用于为测量提供所需的温度条件；

位于所述加热台之上且与所述加热台紧密接触的地电极；

设置在所述试验箱内的针电极和栅网电极，所述栅网电极位于所述针电极与所述地电极之间，所述栅网电极与第一高压电源相连，所述针电极与第二高压电源相连；

设置在所述试验箱内的静电探头，用于对置于所述地电极之上、经充电后的待测薄膜材料进行表面电位测量。

其中，所述栅网电极为具有均匀分布的多个网孔的金属丝网。

其中，所述网孔为边长为1mm的正方形网孔。