直(zhi)流(liu)或(huo)交流(liu)場下(xia)的PEA空(kong)間(jian)電(dian)荷(he)測試(shi)系(xi)統(tong)

產品(pin)介(jie)紹(shao)///////////////////////////////////////////////////////////

電聲脈(mai)沖(chong)法(fa)是壹種無損的空(kong)間(jian)電(dian)荷(he)測量技術(shu)。它用(yong)於描(miao)述聚合物絕緣(yuan)材料(liao)內部(bu)的空(kong)間(jian)電(dian)荷(he)分(fen)布、積(ji)累(lei)及其整體(ti)行為。空(kong)間(jian)電(dian)荷(he)觀測正在(zai)成(cheng)為評(ping)估(gu)直(zhi)流(liu)絕緣(yuan)應用(yong)(尤其是高(gao)壓(ya)電(dian)纜)中的聚(ju)合(he)物材料(liao)測試(shi)時(shi)，使用廣泛(fan)的技(ji)術(shu)。實(shi)際上(shang)，經過(guo)充(chong)分(fen)的評(ping)估(gu)，空(kong)間(jian)電(dian)荷(he)的存在(zai)是(shi)導致高(gao)壓(ya)直(zhi)流(liu)聚合(he)物電(dian)纜過(guo)早(zao)失效(xiao)的主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)，而(er)且也(ye)是(shi)防(fang)止此類(lei)電纜快(kuai)速(su)劣化(hua)的主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)。而(er)且，已經表明(ming)可(ke)以通過(guo)空(kong)間(jian)電(dian)荷(he)測量來診(zhen)斷(duan)在(zai)使用應力(li)下(xia)的絕緣(yuan)劣(lie)化(hua)。但是，仍(reng)然缺少由(you)空(kong)間(jian)電(dian)荷(he)測量並且也(ye)與絕緣(yuan)體(ti)的電(dian)氣(qi)性(xing)能有關(guan)產生大(da)量數據(ju)，來幫助總結(jie)和(he)解(jie)釋(shi)。

工作(zuo)原(yuan)理//////////////////////////////////////////////////////////

在(zai)絕緣(yuan)材料(liao)樣(yang)品(pin)的電(dian)極之間施(shi)加周期(qi)性(xing)的高(gao)壓(ya)脈(mai)沖(chong)。這(zhe)種脈沖(chong)的特(te)點(dian)是(shi)上(shang)升(sheng)時(shi)間很(hen)快(kuai)，持(chi)續(xu)時(shi)間很(hen)短。絕緣(yuan)材料(liao)的試(shi)樣也(ye)要(yao)經受高(gao)壓(ya)直(zhi)流(liu)電(等級(ji)取決於試(shi)樣的厚(hou)度(du)和(he)形(xing)狀)，這(zhe)會(hui)導(dao)致絕緣(yuan)材料(liao)層(ceng)中的空(kong)間(jian)電(dian)荷(he)積(ji)聚。每個(ge)脈(mai)沖(chong)產生的電(dian)場擾(rao)動(dong)絕緣(yuan)材料(liao)中的內部(bu)電(dian)荷。這(zhe)些電荷(he)在(zai)每(mei)壹層都(dou)產生相(xiang)應的聲壓(ya)波。壓電(dian)傳(chuan)感器(qi)檢測聲波，利用(yong)傳感器(qi)信(xin)號(hao)獲得空(kong)間(jian)電(dian)荷(he)分(fen)布。為了(le)描(miao)述空(kong)間(jian)電(dian)荷(he)分(fen)布及其時(shi)間特(te)性(xing)，可(ke)以對施(shi)加每個(ge)高(gao)壓(ya)脈(mai)沖(chong)後(hou)檢測到的此類(lei)信號(hao)進(jin)行(xing)詳 細分析(xi)。 目前，絕大(da)多數的電(dian)聲脈(mai)沖(chong)法(fa)(pulsed electro- acoustic method，PEA)空(kong)間(jian)電(dian)荷(he)測量裝(zhuang)置(zhi)均使用 β相(xiang)的聚(ju)偏(pian) 氟乙(yi)烯(xi)(polyvinylidene fluoride，PVDF)有機(ji)聚合(he)物薄膜作(zuo)為壓(ya)電傳(chuan)感器(qi)。在(zai)溫(wen)度(du)低(di)於 90℃時(shi)，PVDF 才(cai)能保(bao)持其壓 電性(xing)能穩(wen)定。在(zai) 70℃~90℃範圍內，其壓電(dian)應變常數(shu)(d33)隨(sui)溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao)反而(er)減小(xiao)。因(yin)此，現有的絕大(da)多數空(kong)間(jian)電(dian)荷(he)測量 只在(zai) 70℃以內進(jin)行(xing)。日本武藏(zang)工業(ye)大(da)學Tatsuo Takada教(jiao)授(shou)的課題(ti)組采(cai)用過(guo)鈮(ni)酸鋰(li)(LiNbO3)壓電元件，開(kai)發(fa)了(le)適用於高(gao)溫(wen)(可高(gao)達150℃)時(shi) PEA 法空(kong)間(jian)電(dian)荷(he)測量裝(zhuang)置(zhi)。由(you)於加工工藝(yi)和(he)成本的限(xian)制(zhi)，很(hen)難獲得厚(hou)度(du)小(xiao)於50μm的LiNbO3 壓電晶片(pian)。與 PVDF 等 有機(ji)聚合(he)物傳(chuan)感器(qi)相(xiang)比(bi)，雖然(ran)無(wu)機(ji)晶體(ti)LiNbO3 適用溫(wen)度(du)高(gao)，並且聲波透(tou)射系(xi)數(shu)大(da)(以鋁板作為下(xia)電(dian)極時(shi))，但是壓(ya)電電(dian)壓常數(shu)小(xiao)、性(xing)能綜(zong)合評(ping)價(jia)系(xi)數(shu)低(di)、難加工成(cheng)很(hen)薄的壓(ya)電(dian)晶片(pian)。華(hua)測儀(yi)器(qi)選(xuan)擇新型耐高(gao)溫(wen)共聚物壓(ya)電(dian)傳感器(qi)、重(zhong)新設計電極 系(xi)統(tong)，開(kai)發(fa)了(le)適用於高(gao)溫(wen)下(xia)(≤110℃)的PEA 法空(kong)間(jian)電(dian)荷(he)測量系(xi)統(tong)，分(fen)析(xi)了溫(wen)度(du)對(dui)壓(ya)電(dian)傳(chuan)感器(qi)性(xing)能、聲信(xin)號(hao)的傳(chuan)播特(te) 性(xing)和(he)穿過(guo)介(jie)質(zhi)特性(xing)的影(ying)響，得出了對放(fang)大(da)器(qi)輸出的電(dian)壓(ya)信號和空(kong)間(jian)電(dian)荷(he)密(mi)度(du)值的影(ying)響因素(su)，進而(er)校正(zheng)了(le)溫度(du)對(dui) PEA 測量系(xi)統(tong)的影(ying)響。利用(yong)建立(li)的高(gao)溫(wen) PEA 法空(kong)間(jian)電(dian)荷(he)測量系(xi)統(tong)，測量了純(chun)環氧試(shi)樣在(zai)不同溫度(du)下(xia)空(kong)間(jian)電(dian)荷(he)產生、積(ji)聚(ju)及消散(san)的特(te)性(xing)。

脈