衝電聲(shēng)法(fǎ)(PEA)直流(liú)或(huò)交流(liú)場下(xià)的空(kōng)間電荷(hé)測(cè)量係統

產品介紹

電聲脈衝(chōng)法是一(yī)種無損的(dí)空(kōng)間(jiān)電荷(hé)測量(liáng)技(jì)術
。它(tā)用於描(miáo)述聚合(hé)物絕緣(yuán)材(cái)料內部的空(kōng)間電荷分布，積累(léi)及其(qí)整(zhěng)體行(háng)為
。空間電(diàn)荷觀測正(zhèng)在成為評(píng)估直(zhí)流(liú)絕(jué)緣應用(尤其是高壓電(diàn)纜(lǎn))中的(dí)聚合物材料(liào)測試時(shí)
，使用廣(guǎng)泛(fàn)的(dí)技(jì)術
。實(shí)際上(shàng)
，經過(guò)充(chōng)分的評估(gū)
，空(kōng)間電荷的(dí)存(cún)在是(shì)導致高(gāo)壓直(zhí)流聚合(hé)物電纜過早(zǎo)失(shī)效的(dí)主(zhǔ)要原因
，而且也(yě)是(shì)防(fáng)止此類(lèi)電纜快速劣(liè)化(huà)的(dí)主要原(yuán)因
。而(ér)且
，已(yǐ)經表明可以(yǐ)通過空間電荷測量來診(zhěn)斷(duàn)在(zài)使用(yòng)應力(lì)下的(dí)絕緣劣化(huà)
。但(dàn)是
，仍然(rán)缺(quē)少(shǎo)由空間電(diàn)荷(hé)測量(liáng)並且(qiě)也與絕(jué)緣體的(dí)電氣性能有關產生(shēng)大量數據(jù)
，來幫助(zhù)總結和解釋
。

工(gōng)作(zuò)原(yuán)理(lǐ)

在絕(jué)緣材料樣品的電(diàn)極(jí)之(zhī)間(jiān)施加周期(qī)性的高(gāo)壓(yā)脈衝
。這(zhè)種脈衝(chōng)的(dí)特點(diǎn)是上(shàng)升時間很(hěn)快
，持(chí)續時間(jiān)很短(duǎn)
。絕(jué)緣材料的試(shì)樣也(yě)要(yào)經(jīng)受高壓直流電(等(děng)級(jí)取(qǔ)決於試樣(yàng)的厚(hòu)度和(hé)形(xíng)狀(zhuàng))
，這會(huì)導致絕緣材料(liào)層(céng)中的空間電荷積(jī)聚
。每個脈衝產(chǎn)生的電(diàn)場擾動(dòng)絕(jué)緣材料(liào)中的內(nèi)部電荷
。這(zhè)些(xiē)電(diàn)荷(hé)在(zài)每(měi)一層(céng)都產生(shēng)相應(yīng)的聲壓波(bō)
。壓電(diàn)傳感(gǎn)器檢測(cè)聲波
，利用(yòng)傳(chuán)感器信(xìn)號獲(huò)得空(kōng)間電荷分布(bù)
。為了描述(shù)空間(jiān)電荷(hé)分布(bù)及(jí)其時間特性(xìng)
，可以(yǐ)對施加每個高壓脈衝後(hòu)檢(jiǎn)測(cè)到(dào)的此(cǐ)類信(xìn)號進行詳細(xì)分(fēn)析(xī)
。目前
，絕大多數(shù)的電聲脈衝(chōng)法(fǎ)(pulsed electro- acoustic method
，PEA)空(kōng)間電荷(hé)測量(liáng)裝置均使用(yòng) β相(xiāng)的(dí)聚偏(piān)氟乙烯(polyvinylidene fluoride
，PVDF)有(yǒu)機(jī)聚合(hé)物薄膜作為(wéi)壓(yā)電傳感器(qì)
。在溫(wēn)度低(dī)於 90℃時
，PVDF 才(cái)能(néng)保持(chí)其(qí)壓(yā)電(diàn)性(xìng)能(néng)穩定
。在 70℃~90℃範圍內
，其(qí)壓(yā)電應變常(cháng)數(d33)隨溫(wēn)度升高反而減小(xiǎo)
。因此
，現(xiàn)有(yǒu)的(dí)絕(jué)大多(duō)數(shù)空間(jiān)電(diàn)荷測量(liáng) 隻在70℃以內進(jìn)行
。日(rì)本武藏(cáng)工(gōng)業大學(xué)Tatsuo Takada教授的(dí)課題組采用過(guò)铌(ní)酸鋰(lǐ)(LiNbO3)壓(yā)電(diàn)元件(jiàn)
，開(kāi)發(fā)了(liǎo)適用於高溫(可(kě)高達150℃)時(shí) PEA 法空間(jiān)電荷測量(liáng)裝(zhuāng)置
。由於加工工(gōng)藝(yì)和成(chéng)本(běn)的限(xiàn)製
，很難獲(huò)得厚度(dù)小於50μm的LiNbO3 壓(yā)電晶(jīng)片
。與 PVDF 等 有機聚合(hé)物傳感(gǎn)器(qì)相比
，雖然無(wú)機(jī)晶體(tǐ)LiNbO3 適用溫度高(gāo)
，並且(qiě)聲波透(tòu)射(shè)係數(shù)大(以(yǐ)鋁(lǚ)板(bǎn)作為下電極(jí)時)
，但是壓(yā)電電(diàn)壓(yā)常數(shù)小，性能綜(zōng)合(hé)評(píng)價係數低，難加工成很(hěn)薄(báo)的(dí)壓電(diàn)晶片
。華測(cè)儀(yí)器選擇(zé)新型耐(nài)高溫共聚物壓電傳感器，重新設計(jì)電(diàn)極 係統
，開(kāi)發了適用於(yú)高溫(wēn)下(≤110℃)的PEA 法(fǎ)空間(jiān)電荷(hé)測量係(xì)統
，分析了溫度(dù)對壓(yā)電(diàn)傳感(gǎn)器(qì)性(xìng)能，聲信號的(dí)傳播(bō)特(tè) 性和穿(chuān)過介質特(tè)性(xìng)的影響
，得(dé)出了對放(fàng)大(dà)器(qì)輸出(chū)的(dí)電壓信(xìn)號和空(kōng)間(jiān)電荷(hé)密度值的(dí)影(yǐng)響因素
，進而校(xiào)正了(liǎo)溫度對 PEA 測(cè)量係統的(dí)影響(xiǎng)
。利(lì)用建立的高溫(wēn) PEA 法(fǎ)空間電(diàn)荷測(cè)量係(xì)統
，測(cè)量了純環氧(yǎng)試樣(yàng)在(zài)不同溫(wēn)度下空間電荷產生(shēng)，積聚及消(xiāo)散的(dí)特性(xìng)
。

脈

華測新型電纜絕緣空間電荷測量係統

華(huá)測(cè)新(xīn)型電(diàn)纜絕緣(yuán)空間電(diàn)荷(hé)測(cè)量(liáng)係統(tǒng)