Including a measuring device with space charge thermally stimulated current and method: pulse module, DC high voltage module and electrode module and data acquisition module, the module provides for: pulse excitation source electrode module for space charge signal into vibration signal; DC high voltage module provides a DC electric field as the electrode module. For polarization test sample; electrode module and pulse DC high voltage module and the control module is respectively connected, sample temperature and leads to space charge signal and thermally stimulated current; storage and processing data acquisition module receives the electrode module of the space charge signal and thermally stimulated current; the invention adopts the upper electrode and the lower electrode, and protection the four electrode structure and current measurement and single pole double throw switch of space charge and the thermally stimulated current of the same sample of time The liquid nitrogen and the electric heating coil are checked to control the temperature of the sample to be tested, and the mutual interference and temperature control between the two measurements are overcome so as to realize the joint measurement in the wide temperature range.
【技术实现步骤摘要】
空间电荷-热刺激电流的联合分时测量装置及其方法
本专利技术涉及的是一种固体介质物理测量领域的技术,具体是一种空间电荷-热刺激电流的联合分时测量装置及其方法。
技术介绍
固体电介质材料在电力系统以及其他行业被广泛使用,诸如聚乙烯绝缘电缆由于结构轻便,运行温度高及环境友好等优点被广泛应用于交直流系统的电力传输。然而在高压直流电场下,聚合物非常容易积累空间电荷,从而造成电场畸变,伴随着的热电子发射和电机械能存贮与释放等问题会加速绝缘劣化,大幅减少其使用寿命。因此对固体介质的空间电荷测量一直是研究聚合物直流特性的有效手段。热刺激理论及其研究方法是在介质物理与半导体物理的基础上发展起来的,由于可以简单有效的测量电介质材料的微观参数,逐渐引起了人们广泛的重视,现已成为一种研究绝缘、半导体等材料的有效手段。引起热刺激电流的电荷与介质材料本身的电特性有密不可分的联系。电介质中自由电子很少,导电率很小。但在生产、加工制备过程中,电介质中不可避免的存在着一定数量的陷阱。在一定的电场作用下,电极中的电子通过场致发射和场助热发射注入到介质导带中。当注入的电子被介质中的陷阱俘获后就形成了空间电荷。这些空间电荷所形成的电场可使待测试样内的电场发生畸变,故空间电荷对介质的电导和绝缘破坏都影响很大。而空间电荷与介质材料内部陷阱的深度和密度有密切的关系,因而热刺激电流是评估电介质内部陷阱深度和密度的有效方法。常见的空间电荷测量手段为电声脉冲法(PEA),其原理是对待测试样施加脉冲电压,待测试样内部如果有空间电荷会产生振动机械波,机械波传递到压电传感器时感应出微电压信号,再经过宽频放大器的放 ...
【技术保护点】
一种空间电荷‑热刺激电流的联合分时测量装置,其特征在于,包括:脉冲模块、直流高压模块、电极模块和数据采集模块,其中:脉冲模块为电极模块提供激励源,用于将空间电荷信号转化成振动信号;直流高压模块为电极模块提供直流电场,用于极化待测试样;电极模块与脉冲模块和直流高压模块分别相连,控制待测试样的温度并引出空间电荷信号与热刺激电流;数据采集模块接收电极模块的空间电荷信号和热刺激电流并储存处理;所述的脉冲模块包括:串联的纳秒脉冲电压源和耦合电容;所述的直流高压模块包括:串联的直流高压源和限流电阻;所述的电极模块包括:液氮杜瓦罐、温度控制器、宽频放大器、金属腔体、水平设置于金属腔体内的上电极、下电极、半导电片、电加热圈、保护极、压电传感器和电流测量极,其中:上电极、半导电片、下电极和压电传感器从上而下依次共轴设置,下电极、电流测量极和保护极从内而外同心设置;待测试样的上表面与半导电片紧密接触,下表面与下电极、电流测量极和保护极的上表面紧密接触,保护极贴壁设置于金属腔体的内侧并位于半导电片的下方,电加热圈设置于保护极内并与温度控制器相连;压电传感器与宽频放大器相连,液氮杜瓦罐与金属腔体相连。
【技术特征摘要】
1.一种空间电荷-热刺激电流的联合分时测量装置,其特征在于,包括:脉冲模块、直流高压模块、电极模块和数据采集模块,其中:脉冲模块为电极模块提供激励源,用于将空间电荷信号转化成振动信号;直流高压模块为电极模块提供直流电场,用于极化待测试样;电极模块与脉冲模块和直流高压模块分别相连,控制待测试样的温度并引出空间电荷信号与热刺激电流;数据采集模块接收电极模块的空间电荷信号和热刺激电流并储存处理;所述的脉冲模块包括:串联的纳秒脉冲电压源和耦合电容;所述的直流高压模块包括:串联的直流高压源和限流电阻;所述的电极模块包括:液氮杜瓦罐、温度控制器、宽频放大器、金属腔体、水平设置于金属腔体内的上电极、下电极、半导电片、电加热圈、保护极、压电传感器和电流测量极,其中:上电极、半导电片、下电极和压电传感器从上而下依次共轴设置,下电极、电流测量极和保护极从内而外同心设置;待测试样的上表面与半导电片紧密接触,下表面与下电极、电流测量极和保护极的上表面紧密接触,保护极贴壁设置于金属腔体的内侧并位于半导电片的下方,电加热圈设置于保护极内并与温度控制器相连;压电传感器与宽频放大器相连,液氮杜瓦罐与金属腔体相连。2.根据权利要求1所述的联合分时测量装置,其特征是,所述的上电极为上圆柱下圆盘结构,圆柱伸出金属腔体,圆盘与半导电片紧密接触,圆柱的顶端与耦合电容、限流电阻分别相连。3.根据权利要求1所述的联合分时测量装置,其特征是,所述的圆柱外套设有上电极绝缘盘,该上电极绝缘盘为上圆柱下圆盘结构,圆盘与金属腔体的内壁贴合,中央开有与上电极的圆柱相配合的通孔。4.根据权利要求1所述的联合分时测量装置,其特征是,所述的半导电片与上电极的圆盘的外径相同,...
【专利技术属性】
技术研发人员:王亚林,吴建东,尹毅,
申请(专利权)人:上海交通大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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