PEA空間電荷測量系統(tong)/脈(mai)沖(chong)電聲法

沖(chong)電聲法(PEA)直流或(huo)交流(liu)場下的空間電荷測量系統(tong)

產品(pin)介紹///////////////////////////////////////////////////////////

  電聲脈(mai)沖(chong)法是(shi)壹(yi)種(zhong)無(wu)損(sun)的(de)空間電荷測量技術(shu)。它用於(yu)描(miao)述(shu)聚合物(wu)絕(jue)緣(yuan)材(cai)料(liao)內部的空間電荷分布(bu)、積累(lei)及其整體(ti)行為。空間電荷觀(guan)測正在成為評估(gu)直流絕(jue)緣(yuan)應(ying)用(尤(you)其是(shi)高(gao)壓(ya)電纜(lan))中(zhong)的(de)聚合物(wu)材(cai)料(liao)測試時，使(shi)用廣(guang)泛的技術(shu)。實(shi)際上，經過充(chong)分(fen)的(de)評估(gu)，空間電荷的存(cun)在是(shi)導(dao)致(zhi)高(gao)壓(ya)直流聚合物(wu)電纜(lan)過早(zao)失(shi)效的主(zhu)要(yao)原因(yin)，而且(qie)也(ye)是(shi)防(fang)止(zhi)此(ci)類電纜(lan)快(kuai)速(su)劣化(hua)的主(zhu)要(yao)原因(yin)。而且(qie)，已經(jing)表(biao)明可(ke)以(yi)通(tong)過空間電荷測量來(lai)診(zhen)斷在使(shi)用應(ying)力下的絕緣(yuan)劣化(hua)。但(dan)是(shi)，仍然(ran)缺少(shao)由空間電荷測量並(bing)且(qie)也(ye)與絕緣(yuan)體(ti)的(de)電氣(qi)性(xing)能有關產(chan)生(sheng)大(da)量數(shu)據(ju)，來(lai)幫(bang)助(zhu)總結(jie)和解(jie)釋。

工作(zuo)原理//////////////////////////////////////////////////////////

   在絕緣(yuan)材(cai)料(liao)樣品(pin)的電極之(zhi)間(jian)施(shi)加(jia)周(zhou)期(qi)性(xing)的高(gao)壓(ya)脈(mai)沖(chong)。這種(zhong)脈(mai)沖(chong)的(de)特(te)點(dian)是(shi)上(shang)升時間很(hen)快(kuai)，持續(xu)時間很(hen)短(duan)。絕緣(yuan)材(cai)料(liao)的試樣(yang)也(ye)要(yao)經受高壓(ya)直流電(等(deng)級(ji)取(qu)決於(yu)試(shi)樣的厚度和(he)形狀(zhuang))，這會導致(zhi)絕(jue)緣(yuan)材(cai)料(liao)層中(zhong)的(de)空間電荷積聚。每個脈(mai)沖(chong)產(chan)生的電場(chang)擾(rao)動絕(jue)緣(yuan)材(cai)料(liao)中(zhong)的(de)內(nei)部電荷。這些電荷在每壹層都產生相(xiang)應(ying)的聲壓(ya)波(bo)。壓(ya)電傳(chuan)感器(qi)器檢測(ce)聲波(bo)，利用傳(chuan)感器(qi)信(xin)號獲得空間電荷分布(bu)。為了(le)描(miao)述(shu)空間電荷分布(bu)及其時間特(te)性(xing)，可(ke)以對施(shi)加(jia)每(mei)個高壓(ya)脈(mai)沖(chong)後(hou)檢測到(dao)的此(ci)類信(xin)號進行詳 細(xi)分析(xi)。 目前，絕(jue)大(da)多(duo)數(shu)的(de)電聲脈(mai)沖(chong)法(pulsed electro- acoustic method，PEA)空間電荷測量裝(zhuang)置均(jun)使(shi)用 β相(xiang)的(de)聚偏 氟(fu)乙(yi)烯(xi)(polyvinylidene fluoride，PVDF)有機(ji)聚合物(wu)薄(bo)膜(mo)作為壓(ya)電傳(chuan)感器(qi)。在溫度低(di)於(yu) 90℃時，PVDF 才(cai)能(neng)保持其壓(ya) 電性(xing)能(neng)穩定(ding)。在 70℃~90℃範(fan)圍內(nei)，其(qi)壓(ya)電應(ying)變常數(shu)(d33)隨溫度升高反而減小(xiao)。因(yin)此(ci)，現有的絕(jue)大(da)多(duo)數(shu)空間電荷測量 只(zhi)在 70℃以(yi)內(nei)進(jin)行。日(ri)本武藏工(gong)業(ye)大(da)學(xue)Tatsuo Takada教授(shou)的(de)課題組(zu)采用過(guo)鈮(ni)酸(suan)鋰(LiNbO3)壓(ya)電元件，開(kai)發(fa)了(le)適用於(yu)高(gao)溫(可(ke)高(gao)達(da)150℃)時 PEA 法空間電荷測量裝(zhuang)置。由於加工(gong)工藝(yi)和成(cheng)本的限制(zhi)，很(hen)難(nan)獲得厚度小(xiao)於(yu)50μm的(de)LiNbO3 壓(ya)電晶片。與 PVDF 等(deng) 有機(ji)聚合物(wu)傳(chuan)感器(qi)相比，雖然(ran)無(wu)機(ji)晶體LiNbO3 適(shi)用溫度高(gao)，並(bing)且(qie)聲波(bo)透(tou)射系數(shu)大(da)(以(yi)鋁(lv)板(ban)作為下電極時)，但(dan)是(shi)壓(ya)電電壓(ya)常數小(xiao)、性(xing)能(neng)綜(zong)合評價(jia)系數(shu)低(di)、難加工成很(hen)薄(bo)的壓(ya)電晶片。華(hua)測儀器(qi)選(xuan)擇(ze)新型(xing)耐高溫共(gong)聚物(wu)壓(ya)電傳(chuan)感器(qi)、重新設(she)計電極 系統(tong)，開(kai)發(fa)了(le)適用於(yu)高(gao)溫下(≤110℃)的(de)PEA 法空間電荷測量系統(tong)，分(fen)析(xi)了(le)溫度對壓(ya)電傳(chuan)感器(qi)性能、聲信(xin)號的傳播特(te) 性(xing)和(he)穿(chuan)過介質特(te)性(xing)的(de)影(ying)響，得出了(le)對放大(da)器(qi)輸(shu)出(chu)的(de)電壓(ya)信(xin)號和空間電荷密(mi)度值的(de)影(ying)響因素(su)，進(jin)而(er)校(xiao)正了(le)溫度對 PEA 測(ce)量系統(tong)的(de)影(ying)響。利用建立(li)的高(gao)溫 PEA 法空間電荷測量系統(tong)，測(ce)量了(le)純(chun)環(huan)氧試(shi)樣(yang)在不同(tong)溫度下空間電荷產生(sheng)、積聚及消散(san)的特(te)性(xing)。

PEA空間電荷測量系統(tong)/脈(mai)沖(chong)電聲法

PEA空間電荷測量系統(tong)/脈(mai)沖(chong)電聲法