從(cóng)微觀(guān)角(jiǎo)度分析(xī)絕(jué)緣材料老(lǎo)化(huà)和擊穿(chuān)原因(yīn)--空間電(diàn)荷(hé)測量裝置

              使用聲(shēng)學技(jì)術(shù)的(dí)空間電(diàn)荷(hé)測量(liáng)已(yǐ)成為研(yán)究固(gù)體材料介(jiè)電性(xìng)能(néng)的常(cháng)用(yòng)方(fāng)法(fǎ)。脈衝電(diàn)聲(shēng)（PEA）方(fāng)法(fǎ)已用(yòng)於各種工(gōng)業應用。例如用(yòng)於離(lí)子(zǐ)導(dǎo)電(diàn)材料(liào)的(dí)，高(gāo)壓絕(jué)緣材(cái)料(liào)，材料的內部(bù)電(diàn)荷，電場(cháng)和(hé)電勢(shì)分布(bù)的(dí)研究(jiū)和(hé)分析，可以實時檢測(cè)電荷分布(bù)並將其轉換為(wéi)空(kōng)間(jiān)電荷(hé)分(fēn)布，用於(yú)絕(jué)緣體(tǐ)，靜(jìng)電樹(shù)脂，有(yǒu)機光(guāng)電導體(tǐ)，離子遷移等。典型(xíng)的(dí)PEA係(xì)統(tǒng)可以以毫(háo)秒(miǎo)級的(dí)重(zhòng)復(fù)速率(shuài)測(cè)量樣(yàng)品厚度(dù)方向(xiàng)上的空間電荷分(fēn)布(bù)。從微觀角(jiǎo)度分析絕(jué)緣材料老化(huà)和擊穿(chuān)原因—研(yán)製(zhì)了一(yī)套(tào)基(jī)於電聲(shēng)脈衝(chōng)法（PEA）直接測(cè)量聚合(hé)物(wù)中(zhōng)空間(jiān)電荷(hé)分(fēn)布的(dí)試(shì)驗(yàn)裝(zhuāng)置(zhì)。

        電聲脈(mài)衝法是(shì)一種(zhǒng)無損的空間電荷測量(liáng)技術(shù)。它用於描述聚合物絕緣材料內部(bù)的空(kōng)間電(diàn)荷分(fēn)布(bù)，積累(léi)及(jí)其(qí)整(zhěng)體(tǐ)行為。空(kōng)間電荷觀測正在(zài)成為(wéi)評估(gū)直流絕緣(yuán)應(yīng)用(尤其(qí)是高(gāo)壓(yā)電(diàn)纜(lǎn))中(zhōng)的聚合(hé)物(wù)材料(liào)測試時(shí)，使用廣泛(fàn)的(dí)技(jì)術(shù)。實際上，經(jīng)過充分的評估(gū)，空間(jiān)電荷(hé)的存在(zài)是(shì)導(dǎo)致高壓直流(liú)聚合(hé)物電(diàn)纜(lǎn)過早失(shī)效(xiào)的主(zhǔ)要原因，而且也是防止(zhǐ)此(cǐ)類電(diàn)纜(lǎn)快速劣(liè)化的主要原(yuán)因(yīn)。而且，已經表明可以通過(guò)空間電(diàn)荷(hé)測(cè)量來診斷(duàn)在(zài)使(shǐ)用(yòng)應力下的(dí)絕緣劣化。但(dàn)是(shì)，仍(réng)然(rán)缺(quē)少由(yóu)空間電荷測量並(bìng)且也與絕緣(yuán)體的電氣(qì)性能有(yǒu)關產生大(dà)量數據，來幫(bāng)助總(zǒng)結和(hé)解釋。

工(gōng)作(zuò)原(yuán)理：

         在絕緣材料樣品的(dí)電極之(zhī)間施加周(zhōu)期性的(dí)高壓脈(mài)衝。這種(zhǒng)脈衝(chōng)的(dí)特點(diǎn)是上(shàng)升時(shí)間很快，持(chí)續時間(jiān)很短(duǎn)。絕緣(yuán)材(cái)料的(dí)試樣也要經(jīng)受高壓直流(liú)電(等(děng)級取決於試樣的厚(hòu)度(dù)和(hé)形狀(zhuàng))，這會導致(zhì)絕(jué)緣材料層中的(dí)空(kōng)間電荷積(jī)聚。每(měi)個脈衝產生的電(diàn)場擾動絕(jué)緣(yuán)材(cái)料中的(dí)內部(bù)電荷(hé)。這些電(diàn)荷(hé)在每一(yī)層(céng)都(dū)產生相應的聲壓波(bō)。壓(yā)電傳感(gǎn)器檢測聲(shēng)波(bō)，利(lì)用傳感(gǎn)器(qì)信號獲得空間(jiān)電(diàn)荷(hé)分布(bù)。為(wéi)了(liǎo)描述空(kōng)間(jiān)電荷分(fēn)布及其時間(jiān)特(tè)性，可(kě)以(yǐ)對(duì)施(shī)加每個(gè)高(gāo)壓脈(mài)衝後檢測到的此類信(xìn)號進(jìn)行詳(xiáng)細分析。目前，絕(jué)大多數(shù)的(dí)電(diàn)聲脈衝法(pulsed electro- acoustic method，PEA)空(kōng)間電荷測(cè)量裝置(zhì)均使(shǐ)用β相(xiāng)的(dí)聚偏氟(fú)乙烯(polyvinylidene fluoride，PVDF)有機(jī)聚合物(wù)薄(báo)膜作(zuò)為壓電(diàn)傳(chuán)感器。在(zài)溫(wēn)度低於90℃時(shí)，PVDF才能保持(chí)其壓電(diàn)性能穩定。在70℃~90℃範(fàn)圍(wéi)內，其(qí)壓電(diàn)應(yīng)變常數(d33)隨(suí)溫度(dù)升高(gāo)反(fǎn)而減小。因此，現(xiàn)有(yǒu)的絕大多數空間(jiān)電荷測量隻在70℃以內(nèi)進(jìn)行。

       華(huá)測儀(yí)器選(xuǎn)擇新(xīn)型耐(nài)高溫(wēn)共聚物(wù)壓電傳(chuán)感器，重(zhòng)新設(shè)計電(diàn)極係(xì)統，開(kāi)發(fā)了(liǎo)適用(yòng)於(yú)高溫下(≤110℃)的PEA法空間(jiān)電荷測量(liáng)係統，分析了溫(wēn)度對壓(yā)電(diàn)傳感(gǎn)器性能(néng)，聲(shēng)信(xìn)號的(dí)傳播特(tè)性和穿過介質特性(xìng)的影(yǐng)響(xiǎng)，得出(chū)了(liǎo)對放大器(qì)輸出(chū)的電壓(yā)信號(hào)和空(kōng)間(jiān)電荷密度(dù)值的(dí)影(yǐng)響因(yīn)素(sù)，進而(ér)校(xiào)正了溫度對(duì)PEA測量係(xì)統(tǒng)的影響(xiǎng)。利(lì)用建(jiàn)立的高溫PEA法空間電(diàn)荷測(cè)量係(xì)統(tǒng)，測量(liáng)了(liǎo)純環氧試(shì)樣(yàng)在不同溫度(dù)下空間(jiān)電(diàn)荷(hé)產生，積聚及(jí)消散(sàn)的(dí)特性(xìng)。