[发明专利]一种基于三电极的PEA空间电荷与传导电流测试装置

说明书

一种基于三电极的PEA空间电荷与传导电流测试装置。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。本发明所述的一种基于三电极的PEA空间电荷与传导电流测试装置包括直流高压电源(1)、脉冲发生器(8)、测试装置(3)、示波器(7)、静电计(5)和计算机(6)。本发明用于PEA空间电荷测试。

技术领域

本发明属于高电压与绝缘技术领域，特别涉及一种基于三电极的PEA空间电荷与传导电流测试装置。

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

为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于三电极的PEA空间电荷与传导电流测试装置，以克服现有技术中的缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于三电极的PEA空间电荷与传导电流测试装置，所述的一种基于三电极的PEA空间电荷与传导电流测试装置包括直流高压电源、脉冲发生器、测试装置、示波器、静电计和计算机；

所述的高压直流电源与所述的测试装置的上电极电连接并在之间串联微安表以测量流过回路的全电流；

所述的测试装置的内环电极与所述的静电计电连接，并在之间串联直流电阻；

所述的测试装置的中心电极与所述的示波器电连接；

所述的示波器与所述的脉冲发生器电连接，所述的脉冲发生器与所述的测试装置电连接，所述的静电计和所述的示波器分别与所述的计算机电连接，静电计和示波器所测得的信号通过GPIB采集卡传输道计算机，计算机将所采集到的信号进行分析处理，得到空间电荷分布和传导电流；

所述的一种基于三电极的PEA空间电荷与传导电流测试装置，所述的测试装置包括电极系统、PVDF传感器和前置放大器。