一種可拆卸式電聲脈沖空間電荷測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于聚合物絕緣材料內(nèi)空間電荷分布測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可拆卸式電聲脈沖空間電荷測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]研宄固體電介質(zhì)中的空間電荷分布，首要就要實(shí)現(xiàn)空間電荷分布的測(cè)量，電聲脈沖法(PEA法)空間電荷測(cè)量技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較廣的測(cè)量方法之一，溫度梯度場(chǎng)下電聲脈沖法空間電荷測(cè)量裝置通過(guò)給中空的上、下測(cè)量電極引入高\(yùn)低溫恒溫循環(huán)浴，分別采用強(qiáng)制冷卻和強(qiáng)制加熱的方式改變上、下電極的溫度，從而使得試樣上、下表面具有不同的溫度。電聲脈沖法空間電荷測(cè)量系統(tǒng)主要包括:電極系統(tǒng)、納秒脈沖發(fā)生器、高壓直流發(fā)生器、示波器、高\(yùn)低溫恒溫循環(huán)浴和計(jì)算機(jī)。測(cè)量時(shí)先將片狀試樣夾在上、下測(cè)量電極之間，在加壓狀態(tài)下，納秒脈沖電壓作用于試樣上，試樣中電荷在脈沖電場(chǎng)的作用下引起靜電力，產(chǎn)生壓力波。壓力波再經(jīng)試樣及下部電極，由壓電傳感器檢測(cè)并將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大器放大后由示波器觀測(cè)得到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并由計(jì)算機(jī)采集保存，之后進(jìn)行波形恢復(fù)處理與分析。
[0003]現(xiàn)有的電荷測(cè)量裝置只能測(cè)定材料在某一固定溫度(如常溫)下的空間電荷特性，而且測(cè)量時(shí)設(shè)備的組裝有很多不方便的地方，同時(shí)測(cè)量的精度及安全性也不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種可拆卸式電聲脈沖空間電荷測(cè)量裝置，該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，能夠測(cè)得材料在常溫、高溫及溫度梯度下的空間電荷特性，測(cè)量操作方便、安全，測(cè)量結(jié)果精準(zhǔn)。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]一種可拆卸式電聲脈沖空間電荷測(cè)量裝置，包括上電極單元和下電極單元，在上電極單元和下電極單元之間還設(shè)有可拆卸的溫梯電極單元；上電極單元包括上電極殼體及上電極腔體，在上電極腔體內(nèi)設(shè)有鋁電極；下電極單元包括下電極殼體及下電極腔體，下電極腔體中設(shè)有脈沖發(fā)生器以及信號(hào)采集單元；溫梯電極單元包括溫梯電極殼體及溫梯電極腔體，在溫梯電極腔體內(nèi)設(shè)有十字形鋁電極；
[0007]還包括用于向溫梯電極單元傳導(dǎo)溫度的第一恒溫源，用于向下電極單元傳導(dǎo)溫度的第二恒溫源以及用于向上電極傳輸高壓直流電的高壓直流電源。
[0008]在上電極殼體的內(nèi)壁上交錯(cuò)設(shè)有等分式外螺紋，在溫梯電極殼體的內(nèi)壁上交錯(cuò)設(shè)有等分式內(nèi)螺紋，上電極單元和溫梯電極單元通過(guò)相配合的等分式外螺紋和等分式內(nèi)螺紋螺紋固定。
[0009]在上電極腔體內(nèi)設(shè)有電阻Rl、電阻R2及電容C，上電極腔體內(nèi)填充環(huán)氧樹脂；高壓直流電源的高壓電纜線通過(guò)上電極殼體頂部開設(shè)的高壓電纜接口伸入上電極腔體內(nèi)，并通過(guò)電阻Rl與鋁電極相連接，連接線通過(guò)電阻R2接地。
[0010]下電極腔體通過(guò)分隔板隔為兩個(gè)腔室，一個(gè)腔室內(nèi)設(shè)有脈沖發(fā)生器，脈沖發(fā)生器通過(guò)上電極殼體頂部開設(shè)的BNC頭伸入上電極腔體內(nèi)，并通過(guò)電容C與鋁電極相連接；另一個(gè)腔室內(nèi)設(shè)有信號(hào)采集單元，信號(hào)采集單元包括壓電傳感器和放大器，壓電傳感器輸出的電信號(hào)經(jīng)放大器放大后輸出。
[0011]在溫梯電極腔體內(nèi)設(shè)有高溫循環(huán)槽，該高溫循環(huán)槽與第一恒溫源相連；在設(shè)有信號(hào)采集單元的下電極腔室內(nèi)設(shè)有低溫循環(huán)槽，該低溫循環(huán)槽與第二恒溫源相連。
[0012]低溫循環(huán)槽為空心圓結(jié)構(gòu)，安裝在下電極殼體的頂部極板下方，壓電傳感器安裝在空心圓的圓心與頂部極板接觸的位置。
[0013]溫梯電極腔體內(nèi)高溫循環(huán)槽的上、下都固定有聚四氟乙烯，且與電極接觸的部位設(shè)有密封圈。
[0014]下電極殼體的頂部開設(shè)與上電極單元及溫梯電極單元相匹配的外圓環(huán)；當(dāng)測(cè)量溫度梯度條件下待測(cè)材料的空間電荷時(shí)，下電極殼體頂部的外圓環(huán)的內(nèi)徑與溫梯電極殼體的外徑相同，溫梯電極單元置于下電極殼體頂部的外圓環(huán)內(nèi)，并通過(guò)螺柱與下電極殼體固定;
[0015]當(dāng)測(cè)量常溫條件下待測(cè)材料的空間電荷時(shí)，在下電極殼體頂部的外圓環(huán)內(nèi)設(shè)置一個(gè)內(nèi)圓環(huán)，該內(nèi)圓環(huán)的外徑與外圓環(huán)的內(nèi)徑相同，內(nèi)圓環(huán)的內(nèi)徑與上電極殼體的外徑相同，上電極單元置于下電極殼體頂部的內(nèi)圓環(huán)內(nèi)，并通過(guò)螺柱與下電極殼體固定。
[0016]所述內(nèi)圓環(huán)的高度大于外圓環(huán)。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0018]本發(fā)明公開的可拆卸式電聲脈沖空間電荷測(cè)量裝置，設(shè)計(jì)了一個(gè)可拆卸的溫梯電極單元，當(dāng)需要測(cè)量溫度梯度下材料的空間電荷時(shí)，安裝上溫梯電極系統(tǒng)，如果只需要測(cè)量常溫下材料空間電荷特性時(shí)，可以拆卸掉溫梯電極系統(tǒng)，有了該溫梯電極系統(tǒng)，在測(cè)量溫度梯度條件下空間電荷特性時(shí)，能夠使上、下電極快速升溫到所設(shè)定的溫度。
[0019]進(jìn)一步地，上電極單元和溫梯電極單元通過(guò)相配合的等分式外螺紋結(jié)構(gòu)和等分式內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)螺紋固定。采用了等分式螺紋結(jié)構(gòu)，使得上電極單元與溫梯電極單元的安裝拆卸更加方便。等分式螺紋結(jié)構(gòu)的特殊性在于將普通的螺紋結(jié)構(gòu)等分，使得螺紋結(jié)果整體上形成交替出現(xiàn)螺紋和無(wú)螺紋平滑結(jié)構(gòu)。需要固定溫梯電極單元時(shí)，將兩個(gè)等分式螺紋交錯(cuò)開，將上電極單元順著錯(cuò)開的螺紋處插入溫梯電極單元，然后轉(zhuǎn)動(dòng)，便能使兩者固定在一起。
[0020]進(jìn)一步地，在溫梯電極腔體內(nèi)設(shè)有高溫循環(huán)槽，在設(shè)有信號(hào)采集單元的下電極腔室內(nèi)設(shè)有低溫循環(huán)槽，溫梯電極單元與下電極單元都采用中空的循環(huán)槽控制溫度，循環(huán)槽的容積足夠大，故而使得與被測(cè)材料上下表面接觸的上下電極快速升溫至所設(shè)定的溫度。
[0021]進(jìn)一步地，低溫循環(huán)槽采用空心圓結(jié)構(gòu)，安裝在下電極極板下面，壓電傳感器放置在空心圓圓心處與極板直接接觸的位置。這樣就使壓電傳感器直接與下電極接觸，從而不會(huì)因?yàn)榈蜏匮h(huán)槽的存在而影響下電極信號(hào)傳輸，使得測(cè)量結(jié)果更加精確。同時(shí)，如果低溫恒溫槽不慎漏油，也不會(huì)損壞壓電傳感器。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明的可拆卸式電聲脈沖空間電荷測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0023]圖2為本發(fā)明的可拆卸式電聲脈沖空間電荷測(cè)量裝置的上電極單元組裝前結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明的可拆卸式電聲脈沖空間電荷測(cè)量裝置的下電極單元組裝前結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4為本發(fā)明的可拆卸式電聲脈沖空間電荷測(cè)量裝置組裝后的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0027]參見圖1，本發(fā)明的一種可拆卸式電聲脈沖空間電荷測(cè)量裝置，包括上電極單元101和下電極單元，在上電極單元和下電極單元之間還設(shè)有可拆卸的溫梯電極單元；上電極單元包括上電極殼體及上電極腔體，在上電極腔體內(nèi)設(shè)有銷電極；下電極單元包括下電極殼體及下電極腔體，下電極腔體中設(shè)有脈沖發(fā)生器以及信號(hào)采集單元；溫梯電極單元包括溫梯電極殼體及溫梯電極腔體，在溫梯電極腔體內(nèi)設(shè)有十字形鋁電極；還包括用于向溫梯電極單元傳導(dǎo)溫度的第一恒溫源(高溫恒溫浴)，用于向下電極單元傳導(dǎo)溫度的第二恒溫源(低溫恒溫浴)以及用于向上電極傳輸高壓直流電的高壓直流電源。
[0028]上電極單元101包括上電極外殼和上電極腔體，在上電極腔體內(nèi)設(shè)有鋁電極102、電阻R1、電阻R2及電容C，上電極腔體內(nèi)填充環(huán)氧樹脂103 ;高壓直流電源的高壓電纜線104通過(guò)上電極殼體頂部開設(shè)的高壓電纜接口 203伸入上電極腔體內(nèi)，并通過(guò)電阻Rl與鋁電極102相連接，連接線通過(guò)電阻R2接地。
[0029]下電極單元114包括下電極單元114包括固定114的圓柱115與外圓環(huán)116。低溫恒溫循環(huán)部分117、下電極極板118、脈沖發(fā)生器105及信號(hào)采集單元(壓電傳感器119、放大器120)。脈沖發(fā)生器105與下電極114集成在同一個(gè)合金鋁箱體內(nèi)，方便搬運(yùn)。下電極腔體通過(guò)分隔板隔為兩個(gè)腔室，一個(gè)腔室內(nèi)設(shè)有脈沖發(fā)生器105，脈沖發(fā)生器105通過(guò)上電極殼體頂部開設(shè)的BNC頭106伸入上電極腔體內(nèi)，并通過(guò)電容C與鋁電極102相連接；另一個(gè)腔室內(nèi)設(shè)有信號(hào)采集單元，信號(hào)采集單元包括壓電傳感器119、放大器210，壓電傳感器119輸出的電信號(hào)經(jīng)放大器210放大后輸出信號(hào)傳送給不波器，不波器與電腦相連。
[0030]溫梯電極單元107，包括:十字形鋁電極108、等分式螺紋結(jié)構(gòu)109、聚四氟乙烯110、111，110與111之間的高溫循環(huán)槽112、被測(cè)試樣113。溫梯電極單元包括溫梯電極殼體及溫梯電極腔體，在溫梯電極腔體內(nèi)設(shè)有十字形鋁電極108 ;在溫梯電極腔體內(nèi)設(shè)有高溫循環(huán)槽112，該高溫循環(huán)槽112與第一恒溫源相連，高溫循環(huán)槽112上下都固定有聚四氟乙烯，與電極接觸的地方通過(guò)密封圈保證密封性，使硅油不會(huì)漏出。溫梯電極腔體的大小由十字形鋁電極109中間加粗段的高度決定并固定。溫梯電極單元與下電極中的循環(huán)槽部分容積足夠大，保證了溫梯條件下測(cè)量空間電荷時(shí)，上、下鋁電極的溫度能夠快速達(dá)到設(shè)定值。同時(shí)壓電傳感器119與極板118直接接觸，而低溫恒溫循環(huán)部分117在壓電傳感器119的周圍，這就保證了不會(huì)因?yàn)榈蜏匮h(huán)部分的存在而影響下電極的信號(hào)傳輸。同時(shí)如果低溫循環(huán)部分不慎漏油，也不會(huì)損壞壓電傳感器。
[0031]參見圖2，是本發(fā)明的可拆