一種基于電聲脈沖法的空間電荷測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及絕緣材料空間電荷測量領域，更具體地說，涉及一種基于電聲脈沖法的空間電荷測量裝置。
【背景技術】
[0002]空間電荷是影響絕緣材料老化過程的重要因素。電介質絕緣材料中存在著陷阱，在電場的作用下，陷阱捕獲載流子形成空間電荷。空間電荷的存在、轉移輸運和消散中和會直接導致電介質絕緣材料內部電場分布的改變，對介質絕緣材料內部的局部電場起到削弱或加強的作用。由于空間電荷對電場的這種畸變作用，空間電荷對絕緣材料的電導、擊穿破壞、老化等各方面的電特性都有明顯的影響。
[0003]隨著科學技術的不斷發展，目前出現了多種用于測量空間電荷分布的測量方法和裝置，其中最具有代表性的為基于電聲脈沖法的空間電荷測量裝置。然而，當前基于電聲脈沖法的電荷測量裝置在對絕緣材料進行空間電荷測量時，只能實現絕緣材料整體溫度的改變，無法在不同的溫度梯度下實現對絕緣材料的空間電荷測量，因而不能真實模擬絕緣材料的工作環境，其測量結果精度低。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本申請提供一種基于電聲脈沖法的空間電荷測量裝置，通過在絕緣材料的上表面和下表面施加不同的溫度，在不同的溫度梯度下實現對絕緣材料的空間電荷測量，真實模擬絕緣材料的工作環境，提高了測量結果的精度。
[0005]為了實現上述目的，現提出的方案如下:
[0006]一種基于電脈沖法的空間電荷測量裝置，包括:
[0007]設置有樣品槽的下電極和位于所述樣品槽上方的上電極，所述樣品槽用于放置待測絕緣材料；
[0008]通過所述上電極向待測絕緣材料的上表面施加直流電壓的直流電壓輸出電路；
[0009]通過所述上電極向待測絕緣材料的上表面施加脈沖信號的脈沖輸出電路；
[0010]通過所述上電極向待測絕緣材料的上表面加熱的第一加熱部件；
[0011]通過所述下電極接收待測絕緣材料在所述直流電壓和所述脈沖信號作用下產生的聲波信號，并將所述聲波信號轉換相應大小的電信號的壓電傳感器；
[0012]通過所述下電極向待測絕緣材料的下表面加熱的第二加熱部件；
[0013]基于聲電脈沖法，根據所述電信號確定待測絕緣材料的空間電荷密度分布的處理器。
[0014]優選的，所述直流電壓輸出電路包括:直流電壓源、卡扣配合型連接器以及保護電阻；
[0015]其中所述直流電壓源通過所述卡扣配合型連接器與所述保護電阻的一端相連；
[0016]所述保護電阻的另一端與所述上電極相連。
[0017]優選的，所述脈沖輸出電路包括:脈沖發生器、卡扣配合型連接器、隔離電容以及匹配電阻；
[0018]其中所述脈沖發生器通過所述卡扣型連接器與所述隔離電容的一端相連；
[0019]所述隔直電容器的另一端與所述上電極相連；
[0020]所述匹配電阻的一端與所述卡扣型連接器和所述隔離電容的公共端相連，另一端接地。
[0021]優選的，所述直流電壓輸出電路、所述脈沖輸出電路和所述上電極的外側設置有銅屏蔽層；
[0022]所述銅屏蔽層、所述直流電壓輸出電路、所述脈沖輸出電路和所述上電極之間的空隙內填充有環氧樹脂。
[0023]優選的，所述第一加熱部件和所述第二加熱部件采用油循環加熱系統。
[0024]優選的，還包括放置所述壓電傳感器的聚四氟乙烯外殼；
[0025]所述聚四氟乙烯外殼內還設置有用于吸收由不同材料界面引起的反射聲波，防止對壓電傳感器檢測的聲波信號干擾的吸收層。
[0026]優選的，還包括與所述壓電傳感器相連的放大器以及與所述放大器相連的示波器;
[0027]其中，所述放大器用于放大壓電傳感器輸出的的電信號；
[0028]所述示波器用于顯示放大后電信號，并將放大后的電信號發送至所述處理器。
[0029]優選的，還包括包裹所述聚四氟乙烯外殼和所述放大器的銅屏蔽層。
[0030]優選的，所述銅屏蔽層外側設置有降低放大器溫度的冷卻風扇。
[0031 ] 優選的，所述上電極為銅電極，所述下電極為鋁電極。
[0032]經由上述技術方案可知，本申請公開了一種基于聲電脈沖法的空間電荷測量裝置。該裝置包括上電極、下電極、直流電壓輸出電路、脈沖輸出電路、第一加熱部件、第二加熱部件、壓電傳感器和處理器。其工作原理為:直流電壓輸出電路輸出的直流電壓和脈沖輸出電路輸出的脈沖信號通過上電極施加到待測絕緣材料上，待測絕緣材料的空間電荷在脈沖電場的作用下產生振蕩，發出聲波信號。壓電傳感器檢測該聲波信號，進而處理器根據該聲波信號計算待測絕緣材料的空間電荷。需要說明的是，與現有技術相比，本發明在對待測絕緣材料的空間電荷進行計算時，可采用第一加熱部件對待測絕緣材料的上表面進行加熱，第二加熱部件對待測絕緣材料的下表面加熱，實現在不同溫度梯度下對空間電荷的測量，真實模擬絕緣材料的工作環境，提高了測量結果的精度。
【附圖說明】
[0033]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0034]圖1示出了本發明一個實施例公開的一種基于聲電脈沖的空間測量裝置的結構
示意圖。【具體實施方式】
[0035]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0036]參見圖1示出了本發明一個實施例公開的一種基于聲電脈沖的空間測量裝置的結構示意圖。
[0037]由圖1可知，在本實施例中該裝置主要包括:設有上樣品槽16的下電極13、上電極2、直流電壓輸出電路、脈沖輸出電路、第一加熱部件14、第二加熱部件4、壓電傳感器7以及處理器10。
[0038]其工作原理為:直流電壓輸出電路和脈沖輸出電路通過上電極向位于樣品槽內部的待測絕緣材料施加直流電壓和脈沖信號。待測絕緣材料內部的空間電荷在直流電壓和脈沖信號的作用下發生輕微的振蕩，并產生聲波信號。
[0039]位于下電極下方的壓力傳感器通過下電極接收絕緣材料產生的聲波信號進而將檢測到的聲波信號轉換為相應大小的電信號。處理器利用該電信號，基于聲波脈沖法確定待測絕緣材料的空間電荷的密度分布。
[0040]需要說明的是，在對待測絕緣材料的空間電荷進行測量時，第一加熱部件和第二加熱部件通過上、下電極對待測絕緣材料的上表面和下表面進行加熱，使待測絕緣材料的上表面和下表面產生不同的溫度梯度，從而實現對待測絕緣材料真實工作環境的模擬，避免了不同溫度梯度對空間電荷測量結果的影響，提高了測量結果的精度。