一種平板試樣空間電荷分布壓力波法測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種平板試樣空間電荷分布壓力波法測量裝置，特別涉及一種基于壓力波法的空間電荷測量系統。
【背景技術】
[0002]電氣絕緣材料由于其分子結構的缺陷導致內部缺陷的形成。在電場的作用下，載流子沿電場方向進行運動，當這些載流子遇到所形成的缺陷，會被其進行捕獲，形成了相應的空間電荷。這些空間電荷所形成的庫侖場和外加電場將改變原有電場的分布，從而造成材料內電場的嚴重畸變，從而引發電樹發展，導致絕緣的破壞。因此，空間電荷嚴重影響電氣絕緣材料的性能，建立電氣絕緣材料中的空間電荷測試系統具有重要意義。
[0003]現有測量技術中，基于電聲脈沖法的空間電荷測量，其使用的系統僅能在均一溫度下進行測量，存在局限性。基于壓力波法的平板試樣空間電荷測量，空間電荷分布信號容易受到干擾，測量不準確。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型提出了一種平板試樣空間電荷分布壓力波法測量裝置，能夠準確測量電氣絕緣材料中的空間電荷分布，有效消除外界干擾，并通過相應加熱裝置實現了不同溫度下空間電荷測量。
[0005]本實用新型技術方案如下:
[0006]一種平板試樣空間電荷分布壓力波法測量裝置，包括高壓直流電源、高壓引線、信號屏蔽盒、限流電阻、隔直電容、同軸電纜、試樣屏蔽盒、電極測量單元、放大器、數字示波器、金屬支柱、高溫干燥箱、激光器。
[0007]限流電阻、隔直電容設置在信號屏蔽盒內。
[0008]電極測量單元設置在試樣屏蔽盒內，試樣屏蔽盒、金屬支柱設置在高溫干燥箱內，試樣屏蔽盒設置在金屬支柱上；金屬支柱能夠將產生的干擾信號接地，同時，方便調節試樣屏蔽盒的高度。
[0009]試樣屏蔽盒、高溫干燥箱的箱壁上均設置有光孔，高溫干燥箱的光孔外設置激光器，激光器的發射光能夠通過光孔垂直照射到電極測量單元上。
[0010]高壓直流電源、高壓引線相連接，高壓引線穿過信號屏蔽盒的側壁后與限流電阻相連接，同軸電纜依次穿過信號屏蔽盒、高溫干燥箱、試樣屏蔽盒的側壁，同軸電纜的一端連接限流電阻、隔直電容，另一端連接電極測量單元；隔直電容、放大器、數字示波器依次順序連接。即高溫干燥箱、試樣屏蔽盒的箱體的兩側均有開孔，一側開孔為光孔，作為激光入射通道，另一側開孔作為電纜通道。隔直電容的一端連接限流電阻、同軸電纜，另一端連接放大器，放大器、數字示波器相連接。
[0011]在信號屏蔽盒內，高壓引線與限流電阻之間，限流電阻與隔直電容、同軸電纜之間，隔直電容與放大器之間均通過銅環連接，銅環通過絕緣支撐桿固定在信號屏蔽盒內。
[0012]電極測量單元包括后電極、彈簧、接觸電極、前電極。
[0013]同軸電纜連接后電極，電極、接觸電極通過彈簧連接，。前電極固定設置在試樣屏蔽盒的光孔處，前電極的中心設置有開孔，激光器的發射光能夠通過開孔照射到被測絕緣材料平板試樣外側粘貼的半導電電極上。同軸電纜連接后電極，電極、接觸電極通過彈簧連接。
[0014]后電極朝向彈簧的側面設置有凹槽，接觸電極朝向彈簧的側面設置有凸面，彈簧被壓縮時，凸面能夠收容在凹槽內，彈簧被壓縮時，凸面能夠收容在凹槽內。使絕緣材料試樣兩側的半導電電極與接觸電極、前電極緊密接觸，使用彈簧裝置對試樣進行夾持，使用方便。
[0015]試樣屏蔽盒內設置有絕緣支柱、絕緣底座；電極測量單元通過絕緣支柱設置在絕緣底座上；使得電極測量單元放置在試樣屏蔽盒內；試樣屏蔽盒放置在金屬支柱上，以保持接地；通過絕緣支柱、絕緣底座能夠很好的絕緣電極測量單元的測量電流。
[0016]同軸電纜的長度小于0.5 m，特征阻抗為50 Ω。
[0017]隔直電容通過信號屏蔽盒6上的BNC接頭與放大器20相連接。
[0018]BNC接頭與放大器之間通過電纜連接，電纜的長度小于0.5 m，特征阻抗為50 Ω。
[0019]高壓直流電源的輸出直流為±120 kV，最大電流為2 mA，紋波系數彡0.2%。
[0020]信號屏蔽盒材質為銷合金。
[0021]隔直電容最高耐壓值不低于150 kV、電容不小于0.8 nF、電感不大于32 nH ;限流電阻為I GD。
[0022]本實用新型平板試樣空間電荷分布測量過程如下:
[0023]被測量的絕緣材料試樣的左右兩面均粘貼半導電電極，左右兩面的半導電電極為第一半導電電極、第二半導電電極，啟動高壓直流電源，高壓直流電源通過高壓引線、限流電阻和同軸電纜連接后電極，將高壓電場通過接觸電極加到絕緣材料試樣兩端。激光器作用在第二半導電電極產生壓力脈沖，并在絕緣材料試樣中以聲脈沖形式傳播，并在第一半導電電極上感應電荷(即電信號)，傳送到電極接觸電極，再通過后電極、同軸電纜、隔直電容傳輸到放大器，輸入數字示波器，由數字示波器測量電流信號正比空間電荷的分布，就能測得試樣中的空間電荷分布。
[0024]本實用新型為了防止外部電磁干擾對樣品內空間電荷的電信號造成干擾，將絕緣材料試樣及電極測量單元整體放置于具有電磁屏蔽作用的試樣屏蔽盒中，并再將試樣屏蔽盒放置于具有控溫及電磁屏蔽作用的高溫干燥箱中；將高壓引線、限流電阻等加壓回路與隔直電容等測量回路整體放置于具有電磁屏蔽作用的信號屏蔽盒中。
[0025]與現有技術相比，本實用新型包括以下有益效果:
[0026](I)本實用新型實現了直流高壓下的平板試樣絕緣材料中空間電荷分布測量；使用樣品屏蔽盒放置電極系統，使用信號屏蔽盒放置高壓引線等加壓回路與隔直電容等測量回路，防止外界環境的電磁干擾；
[0027](2)本實用新型通過高溫干燥箱24加熱能夠實現不同溫度下平板試樣絕緣材料中空間電荷分布測量。
[0028](3)使用激光器產生壓力脈沖，利用激光脈沖的能量穩定性保證壓力脈沖寬度為20-50 ns，幅度為1-10 Mpa，確保平板試樣的測量分辨率優于10ym ;
[0029](4)使用帶彈簧裝置的電極系統，降低加工難度，保證試樣夾持牢固。
【附圖說明】
[0030]圖1為本實用新型一種平板試樣空間電荷分布壓力波法測量裝置的結構示意圖；
[0031]圖2為本實用新型的試樣屏蔽盒內組件結構示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0033]如圖1所示，一種平板試樣空間電荷分布壓力波法測量裝置，包括高壓直流電源1、高壓引線2、信號屏蔽盒6、限流電阻7、隔直電容8、同軸電纜9、試樣屏蔽盒11、電極測量單元100、放大器20、數字示波器21、金屬支柱22、高溫干燥箱24、激光器25。
[0034]限流電阻7、隔直電容8設置在信號屏蔽盒6內。
[0035]電極測量單元100設置在試樣屏蔽盒11內，試樣屏蔽盒11、金屬支柱22設置在高溫干燥箱24內，試樣屏蔽盒11設置在金屬支柱22上。
[0036]試樣屏蔽盒11、高溫干燥箱24的箱壁上均設置有光孔，高溫干燥箱24的光孔外設置激光器25，激光器25的發射光能夠通過光孔垂直照射到電極測量單元100上。
[0037]高壓直流電源1、高壓引線2相連接，高壓引線2穿過信號屏蔽盒6的側壁后與限流電阻7相連接，同軸電纜9依次穿過信號屏蔽盒6、高溫干燥箱24、試樣屏蔽盒11的側壁，同軸電纜9的一端連接限流電阻7、隔直電容8，另一端連接電極測量單元100;隔直電容8、放大器20、數字示波器21依次順序連接。即高溫干燥箱24、試樣屏蔽盒11的箱體的兩側均有開孔，一側開孔為光孔，作為激光入射通道，另一側開孔作為電纜通道。
[0038]隔直電容8的一端連接限流電阻7、同軸電纜9，另一端連接放大器20，放大器20、數字示波器21相連接。
[0039]在信號屏蔽盒6內，高壓引線2與限流電阻7，限流電阻7、隔直電容8、同軸電纜9，隔直電容8與放大器20均通過銅環30連接，銅環30通過絕緣支撐桿固定在信號屏蔽盒6內。即在高壓引線2與限流電阻7的連接點，限流電阻7、隔直電容8、同軸電纜9三者的連接點，隔直電容8與放大器20的連接點處均設置銅環30.
[0040]如圖2所示，電極測量單元100包括后電極13、彈簧