本实用新型专利技术公开了一种基于二轴滑台的电介质材料表面电荷自动测量装置，属于固体电介质材料表面电荷测量领域，它包括二轴运动滑台，所述二轴运动滑台连接有电介质试样支架，所述二轴运动滑台能带动电介质试样支架在平面内运动；它还包括设置在所述电介质试样支架运动平面上部空间的静电计探头支架和高压电极支架；它还包括PC上位机，所述PC上位机分别与二轴运动滑台、静电计探头支架和高压电极支架通信连接并控制所述二轴运动滑台、静电计探头支架和高压电极支架对电介质试样支架上的试样进行表面电荷检测。上述设置使得该实用新型专利技术相较于现有技术操作简单，运动控制精确；可以实时对采集的数据进行处理，并通过软件直观展示材料表面电荷分布情况。
【技术实现步骤摘要】
一种基于二轴滑台的电介质材料表面电荷自动测量装置
本技术属于固体电介质材料表面电荷测量领域，具体是一种基于二轴滑台的电介质材料表面电荷自动测量装置。
技术介绍
聚合物电介质材料在电力设备中有着广泛的应用，其绝缘性能的好坏直接关系到设备能否安全稳定运行。由聚合物电介质绝缘材料所构成的绝缘系统，在施加一定电压发生局部放电后，电荷将会在电介质表面积累并滞留很长时间。表面电荷不仅会使绝缘系统原有的电场发生畸变，在外部电场发生反转时会促进下一次放电发生，从而造成电介质绝缘性能下降。现代工业电机中大量使用聚合物绝缘材料，而电机的使用寿命则主要取决于其绝缘寿命，现代化的工业体系标准对电机的使用性能提出了更高的要求。因此，通过测量聚合物表面电荷，并评估聚合物绝缘电荷积累特性具有重要意义。在现有技术中的常常采用以下几种测量办法来检测电介质材料表面电荷：粉尘图法、普克尔斯电光效应法和静电探头法。而在其中现有技术采用的静电探头法有以下不足：无法自动测量电介质表面电荷；测量表面电荷结果不准确，无法精确调整测量位置等。
技术实现思路
本技术的内容在于，针对上诉问题，提供一种基于二轴滑台的电介质材料表面电荷自动测量装置，通过二轴滑台实现静电探头对试样表面的精确扫描；高速数据实时采集测量数据，测量数据传入电脑经过上位机软件处理，经过反演算法计算出材料表面电荷分布，并绘制三维图像。该技术相较于现有技术操作简单，运动控制精确；可以实时对采集的数据进行处理，并通过软件直观展示材料表面电荷分布情况。本技术的方案如下:一种基于二轴滑台的电介质材料表面电荷自动测量装置，它包括二轴运动滑台，所述二轴运动滑台连接有电介质试样支架，所述二轴运动滑台能带动电介质试样支架在平面内运动；它还包括设置在所述电介质试样支架运动平面上部空间的静电计探头支架和高压电极支架；它还包括PC上位机，所述PC上位机分别与二轴运动滑台、静电计探头支架和高压电极支架通信连接并控制所述二轴运动滑台、静电计探头支架和高压电极支架对电介质试样支架上的试样进行表面电荷检测。由于采用上述设置，相较于现有技术操作简单，运动控制精确；可以实时对采集的数据进行处理，并通过软件直观展示材料表面电荷分布情况。进一步的，所述二轴运动滑台包括底部运动滑台和顶部运动滑台搭接构成，所述二轴运动滑台通过二维滑台运动控制模块与所述PC上位机通信连接，所述PC上位机编程控制所述二轴运动滑台在平面内运动。在上述设置中，将二轴运动滑台设置为由两个不同行程的一维运动滑台构成，即实现了在平面内X和Y方向的移动。而本技术中，根据相应实验情况将底部一维滑台行程定为40cm、顶部滑台行程设定为10cm，同时在两个一维滑台的端部并单独的分别设置一个57步进电机，再将两个57步进电机与二维滑台运动控制模块通信连接，即可实现通过PC上位机对运动控制器编程精确控制滑台按相应路径运动。进一步的，所述电介质试样支架包括依次设置在顶部运动滑台上部的金属隔板、特氟龙绝缘隔板和圆形铜板电极，所述圆形铜板电极接地。进一步的，所述静电计探头支架包括板状的夹具主体，所述夹具主体中部开设有供安放静电计探头的探针孔，所述探针孔侧壁设置有紧固螺纹以调整所述探针孔空间进而锁紧静电计探头；所述夹具主体通过第一金属支架设置在所述电介质试样支架3运动平面上部空间，所述夹具主体与第一金属支架之间还连接有第一精密滑轨以调整所述静电计探头支架与电介质试样支架距离；所述夹具主体由特氟龙绝缘薄板制成。由于采用上述设置，电介质试样支架的金属隔板起到支撑作用，并且由于金属隔板的存在，使得特氟龙绝缘隔板与滑台表面之间留出空气隙避免直接接触，变相的增大了圆形铜板电极与滑台之间的距离，尽可能减小对放电测试的影响，同时也有助于保护二维滑台。铜的导电性能好，因此采用设计为圆形的铜板作为接地电极，并配合特制的高压电极是为了尽可能还原针-板电极的物理放电过程，并减小电极边缘电场畸变，使测试结果更加有实际意义。在对电介质表面电荷的测量实验中，测量系统采用高速表面电位计（Trek341B），并配合使用高压探针（Model3455ET）作为测量的主要部件，采用Trek公司的成熟产品，保证测量的准确、高效。静电计探头支架根据所使用的的高压探针设计制作，高压探针最高可能产生20kV高压，因此采用特氟龙绝缘材料，探针孔根据探针的实际大小精确定制，并配合前端的紧固螺纹，保证探针稳固不会发生晃动，有助于对试样表面的精确测量。进一步的，还包括与探针孔可拆卸连接的静电计探头，所述静电计探头通过数据采集模块与PC上位机通信连接并将电荷测量数据发送至PC上位机。由于采用上述设置，为PC上位机对结果的后处理和实验情况的分析提供数据支撑，其采用方式为数据采集开始工作，并实时将数据传回电脑。采集结束之后，上位机软件首先对数据进行预处理，首先利用聚类模型对数据异常点进行检测、处理，然后对正常数据使用“视在电荷法”进行从电位到电荷之间的反演转换。最后三维绘图，生成报告。进一步的，所述高压电极支架包括绝缘垫板，所述绝缘垫板上贯穿的设置有高压电极，所述高压电极下部为放电端并靠近所述电介质试样支架，所述高压电极顶部设置有半球型均压帽，所述高压电极与绝缘垫板通过紧固螺母连接；所述绝缘垫板通过第二金属支架设置在所述电介质试样支架运动平面上部空间，所述绝缘垫板与第二金属支架之间还连接有第二精密滑轨以调整高压电极与电介质试样支架距离。进一步的，所述高压电极通过高压模块与PC上位机通信连接并接收所述PC上位机信号对电介质试样放电；所述高压电极顶部的半球型均压帽通过高压线缆与高压模块连接。由于采用上述设置，该部分半球形均压帽的设计为了起到均匀电场的作用，传统的高压线缆与放电电极之间使用鳄鱼夹来连接，这样在连接处会产生极不均匀电场，在高压条件（尤其是高频率脉冲电压）下会产生极强的放电，其对试样的影响可能超过了电极的影响。因此本技术采用的半球形均压帽的设计，线缆与电极的连接点在均压帽内部，这样既保证了高压线缆与电极的紧密连接，又防止了连接处的放电干扰。紧固螺母用以固定高压电极。同时，由于设计了与高压电极支架连接的可调式精密滑轨，用以精确控制电极与试样之间的距离，方便实验人员控制高度参数进行对比实验。优选的，高压电极前端可采用圆锥形设计，能够更好的模拟针-板电极的放电电场，达到实验目的。进一步的，所述PC上位机通过通信模块分别与高压模块、二维滑台运动控制模块和数据采集模块通信连接；所述PC上位机通过通信模块接收数据采集模块数据并向其发送控制静电计探头采集测量电荷指令；所述PC上位机通过通信模块指令高压模块控制高压电极输出波形电压；所述PC上位机通过通信模块对二维滑台运动控制模块发送运动指令控制二轴运动滑台运动。由于采用上述设置，实现了PC上位机对于整体系统的控制，能够通过常见的编程控制系统的自动运行、放电、测量电荷等目的，大大的提升了便利性，相较于现有技术技术操作简单，运动控制精确；可以实时对采集的数据进行处理，并通过PC上位机的软件对数据后处理及绘图能够直观的展示材料表面电荷分布情况。进一步的，它还包括透明隔离机柜，所述透明隔离机柜设置在所述二轴运动滑台、电介质试样支架、静电计探头支架与高压电极支架组成本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于二轴滑台的电介质材料表面电荷自动测量装置，其特征在于：包括二轴运动滑台（2），所述二轴运动滑台（2）连接有电介质试样支架（3），所述二轴运动滑台（2）能带动电介质试样支架（3）在平面内运动；它还包括设置在所述电介质试样支架（3）运动平面上部空间的静电计探头支架（4）和高压电极支架（5）；它还包括PC上位机（11），所述PC上位机（11）分别与二轴运动滑台（2）、静电计探头支架（4）和高压电极支架（5）通信连接并控制所述二轴运动滑台（2）、静电计探头支架（4）和高压电极支架（5）对电介质试样支架（3）上的试样进行表面电荷检测。
【技术特征摘要】
1.一种基于二轴滑台的电介质材料表面电荷自动测量装置，其特征在于：包括二轴运动滑台（2），所述二轴运动滑台（2）连接有电介质试样支架（3），所述二轴运动滑台（2）能带动电介质试样支架（3）在平面内运动；它还包括设置在所述电介质试样支架（3）运动平面上部空间的静电计探头支架（4）和高压电极支架（5）；它还包括PC上位机（11），所述PC上位机（11）分别与二轴运动滑台（2）、静电计探头支架（4）和高压电极支架（5）通信连接并控制所述二轴运动滑台（2）、静电计探头支架（4）和高压电极支架（5）对电介质试样支架（3）上的试样进行表面电荷检测。2.如权利要求1所述一种基于二轴滑台的电介质材料表面电荷自动测量装置，其特征在于：所述二轴运动滑台（2）包括底部运动滑台（201）和顶部运动滑台（202）搭接构成，所述二轴运动滑台（2）通过二维滑台运动控制模块（9）与所述PC上位机（11）通信连接，所述PC上位机（11）编程控制所述二轴运动滑台（2）在平面内运动。3.如权利要求2所述一种基于二轴滑台的电介质材料表面电荷自动测量装置，其特征在于：所述电介质试样支架（3）包括依次设置在顶部运动滑台（202）上部的金属隔板（12）、特氟龙绝缘隔板（13）和圆形铜板电极（14），所述圆形铜板电极（14）接地。4.如权利要求3所述一种基于二轴滑台的电介质材料表面电荷自动测量装置，其特征在于：所述静电计探头支架（4）包括板状的夹具主体（15），所述夹具主体（15）中部开设有供安放静电计探头（161）的探针孔（16），所述探针孔（16）侧壁设置有紧固螺纹（17）以调整所述探针孔（16）空间进而锁紧静电计探头（161）；所述夹具主体（15）通过第一金属支架（6）设置在所述电介质试样支架（3）运动平面上部空间，所述夹具主体（15）与第一金属支架（6）之间还连接有第一精密滑轨（22）以调整所述静电计探头支架（4）与电介质试样支架（3）距离；所述夹具主体（15）由特氟龙绝缘薄板制成。5.如权利要求4所述一种基于二轴滑台的电介质材料表面电荷自动测量装置，其特征在于：还包括与探针孔（16）可拆卸连...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，赵政嘉，李想，雷勇，周群，王策，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：新型
国别省市：四川,51
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