PEA-101A+型絕緣材料空間電荷激發(fā)及測(cè)試系統(tǒng)
關(guān)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(wú)損的空間電荷測(cè)量技術(shù)。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?？臻g電荷觀測(cè)正在成為評(píng)估直流絕緣應(yīng)用(尤其是高壓電纜)中的聚合物材料測(cè)試時(shí)，使用廣泛的技術(shù)。實(shí)際上，經(jīng)過(guò)充分的評(píng)估，空間電荷的存在是導(dǎo)致高壓直流聚合物電纜過(guò)早失效的主要原因，而且也是防止此類(lèi)電纜快速劣化的主要原因。而且，已經(jīng)表明可以通過(guò)空間電荷測(cè)量來(lái)診斷在使用應(yīng)力下的絕緣劣化。但是，仍然缺少由空間電荷測(cè)量并且也與絕緣體的電氣性能有關(guān)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，來(lái)幫助總結(jié)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(diǎn)是上升時(shí)間很快，持續(xù)時(shí)間很短。絕緣材料的試樣也要經(jīng)受高壓直流電(等級(jí)取決于試樣的厚度和形狀)，這會(huì)導(dǎo)致絕緣材料層中的空間電荷積聚。每個(gè)脈沖產(chǎn)生的電場(chǎng)擾動(dòng)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(yīng)的聲壓波。壓電傳感器檢測(cè)聲波，利用傳感器信號(hào)獲得空間電荷分布。為了描述空間電荷分布及其時(shí)間特性，可以對(duì)施加每個(gè)高壓脈沖后檢測(cè)到的此類(lèi)信號(hào)進(jìn)行詳細(xì)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(cè)量裝置均使用 β相的聚偏 氟乙烯(polyvinylidene ?uoride，PVDF)有機(jī)聚合物薄膜作為壓電傳感器。在溫度低于 90℃時(shí)，PVDF 才能保持其壓 電性能穩(wěn)定。在 70℃~90℃范圍內(nèi)，其壓電應(yīng)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(cè)量 只在 70℃以內(nèi)進(jìn)行。日本武藏工業(yè)大學(xué)Tatsuo Takada教授的課題組采用過(guò)鈮酸鋰(LiNbO3)壓電元件，開(kāi)發(fā)了適用于高溫(可高達(dá)150℃)時(shí) PEA 法空間電荷測(cè)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(jī)聚合物傳感器相比，雖然無(wú)機(jī)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(shí))，但是壓電電壓常數(shù)小、性能綜合評(píng)價(jià)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(shè)計(jì)電極，開(kāi)發(fā)了適用于高溫下(≤110℃)的PEA 法空間電荷測(cè)量系統(tǒng)，分析了溫度對(duì)壓電傳感器性能、聲信號(hào)的傳播特 性和穿過(guò)介質(zhì)特性的影響，得出了對(duì)放大器輸出的電壓信號(hào)和空間電荷密度值的影響因素，進(jìn)而校正了溫度對(duì) PEA 測(cè)量系統(tǒng)的影響。利用建立的高溫PEA法空間電荷測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)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(shù)參數(shù)：
1 | 測(cè)試方法：脈沖電聲法 |
2 | 樣品材料：介電材料 |
3 | 樣品尺寸： 寬度：20-50mm，厚度： 0.05-1.0mm |
4 | 板材或薄膜分辨率： 室溫下分為25?30μm |
5 | 高電壓： 10kV或更低 |
6 | 環(huán)境： 樣品溫度到85℃ |
7 | 輸入電壓： DC15V；輸入電源： AC100V 1A |
8 | 脈沖發(fā)生器： |
9 | 輸出電壓： 50,100,200,400 V |
10 | 輸出頻率： 400Hz |
11 | 脈沖寬度; 5ns（FWHM） |
12 | 輸入電源: AC100V 1A |
13 | 高速/高壓電源:電壓范圍;+/- 10kV 響應(yīng)速度:0-1kHz |
14 | 輸入電源: AC100V 0.7A |
15 | PEA分析系統(tǒng)：校準(zhǔn)電荷密度，解卷積，電場(chǎng)/電位 |
16 | 數(shù)字示波器帶寬: 分辨率：12位，采樣率：5GS/s，存儲(chǔ)深度：400M |
17 | 規(guī)格：12.5 Mpts /尺寸 260（寬）x 340（深）x 152（高）mm |
18 | 電源：220V |
19 | 溫度范圍寬：- 160 ~ 500 ℃ |
20 | 升降溫速率快：(0.01 ~ 30)℃/min |
21 | 多種獨(dú)立變量：溫度、極化電壓、極化時(shí)間、升降溫速率等 |
22 | 極化電壓：±0-10kV |
20 | 極化參數(shù)：極化1-4片試樣 |
20 | 夾具：三套夾具（橫向，縱向，共面夾具） |
21 | 配聲學(xué)所ZJ-3/4/6型壓電測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試 |
22 | 量程：×1擋：10到2000pC/N，20 至4000pC/N，Z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(jì)量標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)樣尺寸：18mm*0.8mm，老化時(shí)間：2-3年 |
