JKZC-PEA101型絕緣材料空間電荷激發(fā)及測試系統(tǒng)

關鍵詞：空間電荷，直流，交流，脈沖源，示波器

 產(chǎn)品介紹

電聲脈沖法是一種無損的空間電荷測量技術。它用于描述聚合物絕緣材料內(nèi)部的空間電荷分布、積累及其整體行為。空間電荷觀測正在成為評估直流絕緣應用(尤其是高壓電纜)中的聚合物材料測試時，使用廣泛的技術。實際上，經(jīng)過充分的評估，空間電荷的存在是導致高壓直流聚合物電纜過早失效的主要原因，而且也是防止此類電纜快速劣化的主要原因。而且，已經(jīng)表明可以通過空間電荷測量來診斷在使用應力下的絕緣劣化。但是，仍然缺少由空間電荷測量并且也與絕緣體的電氣性能有關產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，來幫助總結和解釋。

工作原理

在絕緣材料樣品的電極之間施加周期性的高壓脈沖。這種脈沖的特點是上升時間很快，持續(xù)時間很短。絕緣材料的試樣也要經(jīng)受高壓直流電(等級取決于試樣的厚度和形狀)，這會導致絕緣材料層中的空間電荷積聚。每個脈沖產(chǎn)生的電場擾動絕緣材料中的內(nèi)部電荷。這些電荷在每一層都產(chǎn)生相應的聲壓波。壓電傳感器檢測聲波，利用傳感器信號獲得空間電荷分布。為了描述空間電荷分布及其時間特性，可以對施加每個高壓脈沖后檢測到的此類信號進行詳細分析。 目前，絕大多數(shù)的電聲脈沖法(pulsed electro- acoustic method，PEA)空間電荷測量裝置均使用 β相的聚偏 氟乙烯(polyvinylidene ?uoride，PVDF)有機聚合物薄膜作為壓電傳感器。在溫度低于 90℃時，PVDF 才能保持其壓 電性能穩(wěn)定。在 70℃~90℃范圍內(nèi)，其壓電應變常數(shù)(d33)隨溫度升高反而減小。因此，現(xiàn)有的絕大多數(shù)空間電荷測量 只在 70℃以內(nèi)進行。日本武藏工業(yè)大學Tatsuo Takada教授的課題組采用過鈮酸鋰(LiNbO3)壓電元件，開發(fā)了適用于高溫(可高達150℃)時 PEA 法空間電荷測量裝置。由于加工工藝和成本的限制，很難獲得厚度小于50μm的LiNbO3 壓電晶片。與PVDF等有機聚合物傳感器相比，雖然無機晶體LiNbO3 適用溫度高，并且聲波透射系數(shù)大(以鋁板作為下電極時)，但是壓電電壓常數(shù)小、性能綜合評價系數(shù)低、難加工成很薄的壓電晶片。選擇新型耐高溫共聚物壓電傳感器、重新設計電極，開發(fā)了適用于高溫下(≤110℃)的PEA 法空間電荷測量系統(tǒng)，分析了溫度對壓電傳感器性能、聲信號的傳播特 性和穿過介質(zhì)特性的影響，得出了對放大器輸出的電壓信號和空間電荷密度值的影響因素，進而校正了溫度對 PEA 測量系統(tǒng)的影響。利用建立的高溫PEA法空間電荷測量系統(tǒng)，測量了純環(huán)氧試樣在不同溫度下空間電荷產(chǎn)生、積聚及消散的特性。

主要技術參數(shù)：

測試方法：脈沖電聲法

樣品材料：介電材料

樣品尺寸：寬度：20-50mm，厚度：  0.05-1.0mm

板材或薄膜分辨率： 室溫下分為25?30μm

高電壓：10kV或更低

環(huán)境：樣品溫度到85℃

輸入電壓：DC15V；輸入電源：  AC100V 1A

脈沖發(fā)生器：

輸出電壓：50,100,200,400 V

輸出頻率：400Hz

脈沖寬度：5ns（FWHM）

輸入電源: AC100V 1A

高速/高壓電源：電壓范圍;+/- 10kV  響應速度:0-1kHz

輸入電源: AC100V 0.7A

PEA分析系統(tǒng)：校準電荷密度，解卷積，電場/電位

數(shù)字示波器帶寬: 分辨率：12位，采樣率：5GS/s，存儲深度：400M

規(guī)格：12.5 Mpts /尺寸 260（寬）x 340（深）x 152（高）mm

電源：220V

溫度范圍寬：- 160 ~ 500 ℃

升降溫速率快：(0.01 ~ 30)℃/min

多種獨立變量：溫度、極化電壓、極化時間、升降溫速率等

極化電壓：±0-10kV

極化參數(shù)：極化1-4片試樣

夾具：三套夾具（橫向，縱向，共面夾具）

配聲學所ZJ-3/4/6型壓電測試儀進行測試

量程：×1擋：10到2000pC/N，20 至4000pC/N，最高到10000PC/N.

×0.1擋： 1到200pC/N，2 至400pC/N D31塊體夾具，D15塊體夾具，D15圓管夾具，D31塊體夾具，薄膜拉伸夾具（新增功能）,共面電極功能（新增）

計量標定標準樣尺寸：18mm*0.8mm，老化時間：2-3年

電腦：聯(lián)想(Lenovo)揚天M4000q 2024款 商用辦公臺式電腦主機(酷睿14代i5-14400 32G 1TB SSD)23英寸

軟件功能：

信號處理：帶通濾波、分頻譜處理、衰減校正、窗口處理、波形修正

電荷計算：反卷積、波形校正、電場計算與顯示

波形復現(xiàn)：射線追蹤算法、頻域全波算法、多層介質(zhì)建模