3侧面穿入，将高压脉冲与接地金属屏蔽罩3绝缘。脉冲导电杆12位于脉冲绝缘套管11内部并在空气绝缘层2中与内部电路相连，将高压脉冲引入到高压金属电极6上。高压电容13封装于绝缘树脂5中并与高压金属电极6相连，起到隔离直流高电压、并通过脉冲电压的目的。
[0033]金属电极16与被测样品15的第二端面接触。其中，被测样品15的第二端面为被测样品15的第一端面的相对面。
[0034]温度调控单元，用于对被测样品15的第一端面和第二端面中至少一个端面进行温度调控。
[0035]在本发明的一个实施例中，温度调控单元包括加热带7、绝缘树脂5和加热器I。
[0036]具体地，加热器I位于金属电极16内，并靠近被测样品15的下表面，用于定量控制被测样品15下表面的温度。加热带7呈环形结构，套在接地金属屏蔽罩3外部侧面凹槽中，通过加热接地金属屏蔽罩3，并经绝缘树脂5传热，调控高压金属电极6的温度。绝缘树脂5填充于接地金属屏蔽罩3内并通过绝缘隔板4与空气绝缘层2隔离，固定和密封高压金属电极6、直流绝缘套管9以及高压电容等元器件，可有效提高绝缘的可靠性。绝缘隔板4抵在接地金属屏蔽罩3内壁铣刨处，其中心穿孔供直流绝缘套管9穿过，并隔离空气绝缘层2和绝缘树脂
5。空气绝缘层5位于接地金属屏蔽罩3的顶盖和绝缘隔板4之间，其作用是绝缘高压脉冲信号。
[0037]压电传感器20与金属电极16连接，将声波信号转换为电压信号。
[0038]压电传感器温度保护单元，用于对压电传感器20的工作温度进行调控。
[0039]请参考图2，在本发明的一个实施例中，压电传感器温度保护单元包括腔体18、隔热板24、冷却介质进入通道19和冷却介质排出通道17。腔体18的一端设置在靠近压电传感器20的金属电极16内部。冷却介质进入通道19的一端与腔体18连通，另一端穿出金属电极16。冷却介质排出通道17，一端与腔体18连通，另一端穿出金属电极16。隔热板24设置在腔体18内壁上并靠近被测样品15的第二端面。通过冷却介质进入通道19向腔体I填充冷却介质，冷却介质的作用是对压电传感器20的表面进行降温，同时隔热板24尽量减小对被测样品15下表面金属电极16温度的影响。
[0040]信号导出单元与压电传感器20连接，用于将压电传感器20转换的数据导出。
[0041]在本发明的一个实施例中，信号导出单元包括金属导芯22、信号线29、信号放大器27和信号接口 28。将压电传感器20转换的电压信号通过金属导芯22的信号线29传递到信号放大器27进行放大，然后经信号接口 28传递给信号分析设备进行信号分析，通过信号分析结果可得知待测样品15的空间电荷特性。
[0042]在本发明的一个实施例中，还包括金属屏蔽壳26，在接地金属板25下表面，用于屏蔽外界干扰信号。
[0043]在本发明的一个实施例中，在压电传感器20和金属导芯22之间设置有声波吸收模块21，声波吸收模块21用于吸收从压电传感器20穿过的声波，防止声波反射回压电传感器20造成干扰，影响对被测样品15的检测结果精度。
[0044]在本发明的一个实施例中，温控型电声脉冲法空间电荷测量装置还包括金属屏蔽罩3，金属屏蔽罩3与金属电极16的第一端可拆卸连接。接地金属屏蔽罩3有三个方面作用:一是屏蔽外界干扰，二是通过接地提高测量装置的操作安全性，三是固定加热带7。
[0045]为了使本领域技术人员更清晰地理解本发明，将通过以下步骤介绍本发明的温控型电声脉冲法空间电荷测量装置:
[0046]在图2中金属电极16上表面中央位置滴硅油，随后将被测样品15放置在滴有硅油的金属电极16中央，固定后使高压金属电极6、半导电层14和被测样品15保持一定的压力，形成紧密接触的效果。其中，硅油(层)是为了消除接触面的气隙，以改善声波传播效果。设定温度并预热后，施加高压脉冲和直流高电压，同时叠加在被测样品15上，进行空间电荷特性的测试。
[0047]本发明通过被测样品15上下表面的独立控温，并结合冷却介质18对压电传感器20进行降温，以实现宽温度范围的温度梯度或恒温测试条件。同时，该设计结构在紧贴被测样品15位置放置温度传感器，从而能够测量被测样品15上下表面温度，实现定量调控多物理场耦合条件下空间电荷的测量。
[0048]另外，本发明实施例的温控型电声脉冲法空间电荷测量装置的其它构成以及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。
[0049]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0050]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。
【主权项】
1.一种温控型电声脉冲法空间电荷测量装置，其特征在于，包括: 直流电压源导入装置，用于导入对被测样品(15)的第一端面施加的直流电压； 脉冲电压源导入装置，用于导入对被测样品(15)的第一端面施加的脉冲电压； 金属电极(16)，与被测样品(15)的第二端面接触，其中，被测样品(15)的第二端面为被测样品(15)的第一端面的相对面； 温度调控单元，用于对被测样品(15)的第一端面和第二端面中至少一个端面进行温度调控； 压电传感器(20)，与金属电极(16)连接； 压电传感器温度保护单元，用于对压电传感器(20)的工作温度进行调控； 信号导出单元，与压电传感器(20)连接，用于将压电传感器(20)转换的信号导出。2.根据权利要求1所述的温控型电声脉冲法空间电荷测量装置，其特征在于，所述直流电压源导入装置包括高压金属电极(6)和金属导电杆(8)，高压金属电极(6)和金属导电杆(8)连接; 所述脉冲电压源导入装置包括脉冲导电杆(12)、高压电容(13)和电阻(10)，脉冲导电杆(12)通过高压电容(13)与高压金属电极(6)连接，电阻(10)的一端与高压电容(13)和脉冲导电杆(12)之间的节点连接，另一端接地。3.根据权利要求2所述的温控型电声脉冲法空间电荷测量装置，其特征在于，还包括金属屏蔽罩(3)，金属屏蔽罩(3)上设置有供金属导电杆(8)和脉冲导电杆(12)穿入的通孔； 金属电极(16)包括第一端和第二端，金属屏蔽罩(3)与金属电极(16)的第一端可拆卸连接，金属电极(16)的第二端与压电传感器(20)连接。4.根据权利要求3所述的温控型电声脉冲法空间电荷测量装置，其特征在于，所述温度调控单元包括: 加热带(7)，嵌在金属屏蔽罩(3)外壁； 绝缘树脂(5)，紧贴金属屏蔽罩(3)内壁并包裹高压金属电极(6); 加热器(I)，设置在靠近被测样品(15)的金属电极(16)内部； 其中，高压金属电极(6)设置在金属屏蔽罩(3)内部，在绝缘树脂(5)的顶部设置有绝缘隔板(4)，绝缘隔板(4)上设置有供金属导电杆(8)穿过的通孔，在绝缘隔板(4)和金属屏蔽罩(3)之间形成空气绝缘层(2)。5.根据权利要求1所述的温控型电声脉冲法空间电荷测量装置，其特征在于，所述压电传感器温度保护单元包括: 腔体(18)，腔体(18)的一端设置在靠近压电传感器(20)的金属电极(16)内部； 隔热板(24)，设置在腔体(18)内壁上并靠近被测样品(15)的第二端面； 冷却介质进入通道(19)，一端与腔体(18)连通，另一端穿出金属电极(16); 冷却介质排出通道(17)，一端与腔体(18)连通，另一端穿出金属电极(16)。6.根据权利要求1所述的温控型电声脉冲法空间电荷测量装置，其特征在于，还包括: 声波吸收模块(21)，紧贴在压电传感器(20)下表面并与所述信号导出单元连接，用于吸收从压电传感器(20)穿过的声波，防止声波反射回压电传感器(20)造成干扰。7.根据权利要求1所述的温控型电声脉冲法空间电荷测量装置，其特征在于，还包括屏蔽外部干扰信号对信号导出单元造成影响的金属屏蔽壳(26)。
【专利摘要】本发明公开了一种温控型电声脉冲法空间电荷测量装置，包括直流电压源导入装置，用于对被测样品的第一端面施加直流电压；脉冲电压源导入装置，用于对被测样品的第一端面施加脉冲电压；金属电极，与被测样品的第二端面接触；温度调控单元，用于对被测样品的第一端面和第二端面中至少一个端面进行温度调控；压电传感器；压电传感器温度保护单元，用于对压电传感器的工作温度进行调控；信号导出单元，用于将压电传感器转换的数据导出。本发明具有如下优点：可以实现宽温度范围调控功能、温度梯度调控功能和多物理场耦合条件的定量调控功能；还具有小体积、高耐压的电极结构设计特点，可适应不同厚度绝缘材料的测量需求，并且制作简单，操作方便。
【IPC分类】G01R29/24
【公开号】CN105652101
【申请号】
【发明人】周远翔, 张灵, 滕陈源, 张云霄, 尹琪, 王健一, 王云杉, 陈铮铮, 赵健康, 程子霞
【申请人】清华大学, 郑州大学, 中国电力科学研究院, 电力规划设计总院
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年2月29日