[发明专利]基于三轴运动平台的光电一体恒湿表面电势测量系统

说明书

本发明公开了基于三轴运动平台的光电一体恒湿表面电势测量系统，包括三轴运动平台与测试装置；测试装置放置在亚克力玻璃材质的罩子中，三轴运动平台连接有滑台，滑台带动测试装置对测试样品表面放电以及扫描测量。本发明能准确有效的测量材料的表面电势；具有测量精度高、结构简单、抗干扰能力强、操作简单等优点。

技术领域

本发明属于绝缘材料表面放电及表面电荷测量技术领域，具体涉及基于三轴运动平台的光电一体恒湿表面电势测量系统。

背景技术

随着我国电力系统电压等级不断提高，高压直流输电作为实现高电压、远距离、大容量输电最为经济的能量传输方式，已成为我国电网发展的趋势。研究发现，当给绝缘材料施加直流电场后，材料表面极易积聚大量电荷，并且在很长时间内都无法消散，这些积聚的电荷将导致表面电场严重畸变，使绝缘材料在较低的电压下发生沿面闪络，从而大大限制了高电压直流绝缘件的应用。样品的表面电势代表了该材料束缚电子的能力，是材料的一种表面电学特性。因此，表面电势的表征技术在能源和材料科学、生物医学工程、物理化学研究及微机电、微流控系统等领域具有重要的意义，它是一项涉及到多学科交叉发展的前沿测量技术。

目前常用的表面电势测量方法主要包括：先对测试样品表面进行放电，后移动样品至测量区域进行表面电势的测量；或者在一个密闭的腔体内先对绝缘材料表面充电，后通过传动装置移动探头至样品表面处进行测量。此两者测量方法都具有操作简单，设备简易，成本低且易于操作等特点。但同时也存在许多不足之处，此二者前者的测试样品在移动时会受空气流动的影响，存在丢失电荷现象，这将会导致测量结果不精准。后者虽然弥补了前者的不足之处，但由于只对特殊形状的绝缘材料使用方便，当更换材料外形时，测试台子又需重新变更，复杂了测量过程。

因此，就需要一种操作简单、测量精度高，保证样品放电和测试都在同一平台进行的测量方法。

发明内容

本发明的目的在于提供基于三轴运动平台的光电一体恒湿表面电势测量系统，能准确有效的测量材料的表面电势；具有测量精度高、结构简单、抗干扰能力强、操作简单等优点。

本发明所采用的技术方案是：基于三轴运动平台的光电一体恒湿表面电势测量系统，包括三轴运动平台与测试装置；为了隔离空气湿度以及空气中体流流动对测量过程与测量结果的影响，所有的装置包括三轴位移平台都放置在亚克力玻璃材质的罩子中，三轴运动平台连接有滑台，滑台带动测试装置对测试样品表面放电以及扫描测量。

本发明的特点还在于，

三轴运动平台包括两个平行排列的导轨以及套接在两个导轨上、能够沿两个导轨纵向运动的连接杆，连接杆上连接有能够沿连接杆横向滑动的滑块，滑台通过Z向的导轨连接在滑块上。

测试装置包括涡轮蜗杆减速机，涡轮蜗杆减速机通过设置在滑台上的滑台安装孔与滑台固定连接，涡轮蜗杆减速机上还固定连接有底座，底座上设置有套在涡轮蜗杆减速机转轴上的转盘。

底座上设置有一立方体卡槽，卡槽内固定有弹簧，弹簧上设置有一钢球，转盘侧面设置有个螺孔，其中一个螺孔用来连接针电极，其余两个螺孔可自由连接测光、测电连接杆；螺孔下方设置有一个半球形卡口，半球形卡口用于转盘旋转时卡住钢球。

针电极通过针电极连接杆安装在螺孔中，针电极连接杆上部设有螺纹，螺纹与转盘上的螺孔相适应。

涡轮蜗杆减速机的下部还设置有下部螺孔，下部螺孔与滑台安装孔相匹配、将涡轮蜗杆减速机与滑台相固定连接。

涡轮蜗杆减速机的上部还设置有螺孔，该螺孔与底座上的螺孔相对应、将涡轮蜗杆减速机与底座连接。

针电极连接杆靠近上部螺纹处还设置有一个用于夹持高压电源线的凹槽。