一种利用电致发光材料监测导体表面电场的方法技术

本发明专利技术属于导体表面电场测量技术领域，具体公开了一种利用电致发光材料监测导体表面电场的方法，包括：获取ZnS:Cu/环氧树脂复合材料；在被测导体上设置一层ZnS:Cu/环氧树脂复合材料的电致发光层；实验测得电致发光层的电致发光强度，根据电致发光强度与电场强度的拟合曲线得到被测导体表面的电场强度分布情况。本发明专利技术通过旋涂技术在导体基材表面制备电致发光层，在不同的外加电场强度下，分别用亮度计测试其电致发光强度；得到电致发光强度与电场强度的关系后，将电致发光层置于被测导体表面，利用电致发光层的电致发光强度反映导体表面电场的分布情况，实现导体表面电场的监测，减小传统测量方式中电场探头的引入发生畸变，带来测量误差的问题。带来测量误差的问题。带来测量误差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种利用电致发光材料监测导体表面电场的方法


[0001]本专利技术属于导体表面电场测量
，具体涉及一种利用电致发光材料监测导体表面电场的方法。

技术介绍

[0002]随着电力系统电压等级的不断提升，高压电气设备在正常运行期间会承受很高的电压，产生很高的电场强度，当导体表面的电场强度超过其绝缘水平之后，放电现象就会随之发生，影响其运行安全的可靠性。目前通常采用电压和电流参数来表征其放电现象。但是由于局部放电过程中电压电流比较小，使基于电压和电流的故障检测具有局限性。
[0003]目前在测试导体表面电场分布时，主要依靠仿真计算，但是仍然需要实验数据对导体表面场强的分布情况进行验证。现有的电场传感器往往只能测量远离电气设备的空气间隙中的场强，而无法检测导体表面的场强，并且电场探头的引入会使电场发生畸变，带来测量误差。由于无法完全消除电场探头带来的影响，因此如何测量导体表面的电场强度显得尤为重要。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种利用电致发光材料监测导体表面电场的方法，以解决目前的电场传感器无法检测导体表面的场强，而传统测量方式中电场探头的引入会使电场发生畸变，带来测量误差的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0006]本专利技术提供一种利用电致发光材料监测导体表面电场的方法，包括：
[0007]S1：获取ZnS:Cu/环氧树脂复合材料；
[0008]S2：在被测导体上设置一层ZnS:Cu/环氧树脂复合材料的电致发光层；
[0009]S3：实验测得电致发光层的电致发光强度，根据电致发光强度与电场强度的拟合曲线得到被测导体表面的电场强度分布情况。
[0010]进一步的，所述S1中ZnS:Cu/环氧树脂复合材料的制备方法具体包括：
[0011]S11：将环氧树脂倒入容器中，倒入固化剂，得到环氧树脂混合物，将容器加热；
[0012]S12：称取ZnS:Cu粉末，加入到环氧树脂混合物中，得到混合物；充分混合后，加入促进剂继续搅拌，获得混合溶液；
[0013]S13：将混合溶液倒入容器中，放入真空干燥箱中，抽真空操作，直至表面无气泡为止，制得ZnS:Cu/环氧树脂复合材料。
[0014]进一步的，所述S11中环氧树脂与固化剂的质量比为10：(8
‑
9)；加热的条件为将容器放入50
‑
70℃的真空烘箱中加热；所述固化剂为Methylcyclohexene
‑
1,2
‑
dicarboxylic anhydride。
[0015]进一步的，所述S12中环氧树脂混合物与ZnS:Cu粉末的质量比为1：(1
‑
3)；所述混合物与促进剂的质量比为100：(0.5
‑
1.5)；充分混合具体为在水浴锅中混合，所述水浴锅的
温度为50
‑
70℃，转速为300
‑
500r/min，搅拌时间为1
‑
2h；所述加入促进剂后的搅拌时间为10
‑
30min；所述S13中真空干燥箱的温度为50
‑
70℃。
[0016]进一步的，所述S2中电致发光层的制备方法如下：
[0017]采用移液器逐次将ZnS:Cu/环氧树脂复合材料滴加到导体基材上，在导体基材上得到电致发光层。
[0018]进一步的，所述的将ZnS:Cu/环氧树脂复合材料滴加到导体基材上后，首先控制转速300
‑
500r/min旋涂10s，再控制转速1000
‑
1500r/min旋涂40
‑
60s。
[0019]进一步的，所述S3中电致发光强度与电场强度的拟合曲线的获取方法包括：
[0020]S31：电致发光实验及强度测试；搭建实验平台进行电致发光实验，将涂有电致发光层的导体基材夹在两个电极中间，拍摄不同电场强度对应的发光照片，并用亮度计测试相应的电致发光强度；
[0021]S32：获得电致发光强度与电场强度的关系；通过电致发光实验测得的电致发光强度制作电致发光强度与电场强度的拟合曲线。
[0022]进一步的，所述S31中的实验平台包括保护电阻、电极系统、示波器、高压交流电源和相机，保护电阻、电极系统和高压交流电源形成串联回路，示波器与电极系统相连，相机设置在电极系统一侧，电极系统包括涂有电致发光层的导体基材，和夹在上面的两个电极；电极系统外侧设置暗室。
[0023]进一步的，所述S31中的电致发光实验为：
[0024]在黑暗条件下，待涂有电致发光层的导体基材亮度完全衰减后加压，控制外加场强从1kV/mm逐渐递增至6kV/mm，每隔1kV/mm拍摄一次电致发光的照片并记录下相应的电致发光强度。
[0025]进一步的，所述导体基材与S2中所述的被测导体材料相同；步骤S3中将获取电致发光强度与电场强度的拟合曲线时导体基材上的电致发光层转移至被测导体上。
[0026]本专利技术至少具有以下有益效果：
[0027]1、本专利技术通过旋涂技术在导体基材表面制备电致发光层，在不同的外加电场强度下，分别用亮度计测试其电致发光强度；得到电致发光强度与电场强度的关系后，将电致发光层置于被测导体表面，利用电致发光层的电致发光强度反映导体表面电场的分布情况，实现导体表面电场的监测，减小传统测量方式中电场探头的引入发生畸变，带来测量误差的问题。
[0028]2、本专利技术通过溶液共混法制备ZnS:Cu/环氧树脂复合材料，制备出来的复合材料具有电致发光特性，在电场的作用下发出明显的绿光。
[0029]3、本专利技术还可以应用到无人机巡线、机器人巡逻变电站等强电磁环境的，需要保护设备的场合，进行导体表面电场强度的测量。
附图说明
[0030]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0031]在附图中：
[0032]图1为一种利用电致发光材料监测导体表面电场的方法流程示意图；
[0033]图2为ZnS:Cu/环氧树脂复合材料的电致发光照片；
[0034]图3为旋涂原理示意图；
[0035]图4为实验平台示意图；
[0036]图5为电致发光强度与电场强度的拟合曲线图。
[0037]附图标记：1、保护电阻；2、电极系统；3、示波器；4、高压交流电源；5、相机；6、移液器；7、电致发光层；8、导体基材；9、探头。
具体实施方式
[0038]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0039]以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本专利技术提供进一步的详细说明。除非另有指明，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用电致发光材料监测导体表面电场的方法，其特征在于，包括：S1：获取ZnS:Cu/环氧树脂复合材料；S2：在被测导体上设置一层ZnS:Cu/环氧树脂复合材料的电致发光层(7)；S3：实验测得电致发光层(7)的电致发光强度，根据电致发光强度与电场强度的拟合曲线得到被测导体表面的电场强度分布情况。2.根据权利要求1所述的一种利用电致发光材料监测导体表面电场的方法，其特征在于，所述S1中ZnS:Cu/环氧树脂复合材料的制备方法具体包括：S11：将环氧树脂倒入容器中，倒入固化剂，得到环氧树脂混合物，将容器加热；S12：称取ZnS:Cu粉末，加入到环氧树脂混合物中，得到混合物；充分混合后，加入促进剂继续搅拌，获得混合溶液；S13：将混合溶液倒入容器中，放入真空干燥箱中，抽真空操作，直至表面无气泡为止，制得ZnS:Cu/环氧树脂复合材料。3.根据权利要求2所述的一种利用电致发光材料监测导体表面电场的方法，其特征在于，所述S11中环氧树脂与固化剂的质量比为10：(8
‑
9)；加热的条件为将容器放入50
‑
70℃的真空烘箱中加热；所述固化剂为Methylcyclohexene
‑
1,2
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dicarboxylic anhydride。4.根据权利要求2所述的一种利用电致发光材料监测导体表面电场的方法，其特征在于，所述S12中环氧树脂混合物与ZnS:Cu粉末的质量比为1：(1
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3)；所述混合物与促进剂的质量比为100：(0.5
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1.5)；充分混合具体为在水浴锅中混合，所述水浴锅的温度为50
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70℃，转速为300
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500r/min，搅拌时间为1
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2h；所述加入促进剂后的搅拌时间为10
‑
30min；所述S13中真空干燥箱的温度为50
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70℃。5.根据权利要求1所述的一种利用电致发光材料监测导体表面电场的方法，其特征在于，所述S2中电致发光层(7)的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞星明，齐雯，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：