JKZC-PEA101型絕緣材料空間電荷激發(fā)及測試系統(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損的空間電荷測量技術(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電荷觀測正在成為評估直流絕緣應(yīng)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(shù)。實際上，經(jīng)過充分的評估，空間電荷的存在是導(dǎo)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(yīng)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(guān)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，來幫助總結(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(dǎo)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(yīng)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(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(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)空間電荷測量 只在 70℃以內(nèi)進行。日本武藏工業(yè)大學(xué)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(shè)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(shù)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(yīng)速度:0-1kHz
輸入電源: AC100V 0.7A
PEA分析系統(tǒng)：校準(zhǔn)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(xué)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(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)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(fù)現(xiàn)：射線追蹤算法、頻域全波算法、多層介質(zhì)建模
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