一种用于绝缘材料耐压测试的多功能自动检测系统的制作方法

本实用新型涉及一种自动检测系统，具体涉及一种用于绝缘材料耐压测试的多功能自动检测系统。

背景技术：

在电气领域要运用到大量绝缘材料，有一些特殊的绝缘材料在应用时不仅要承受交流或直流高压，还需要承受中频或高频电压(不同频率下绝缘材料的耐压性能差别很大)，以往在进行类似测试时，采用传统方法，测试装置仅能输出一个或几个不同频率的高压，且调整困难，波形畸变率大，谐波分量较多，同时由于缺乏自动控制机构，引入了大量人员测试偏差。针对这些问题，采用新的设计思路，通过电子电路与高压电路相结合的办法，设计了数字化的全自动可调频率耐压测试系统。

现有中国专利文件CN201721286376.9用于绝缘材料参数的检测装置公布了一种用于绝缘材料参数的检测装置，其主要技术方案为：用于绝缘材料参数的检测装置，包括输送带、样品架和机壳，所述输送带贯穿于机壳的底部，所述样品架可由输送带传输而在机壳内部移动，所述输送带保持水平，所述机壳的两端分别设为进口和出口，若将所述进口标为机壳的左侧，所述出口标为机壳的右侧，则所述输送台的输送方向为自左向右，所述机壳内分为五个功能区，所述功能区依次分为电阻测试区、介电常数测试区、耐电弧测试区、击穿电压测试区和耐燃烧区，相邻两个所述功能区间设有隔门，所述电阻测试区设有电阻测量头，所述介电常数测试区设有双端口传输测试装置，所述耐电弧测试区设有不锈钢电极测试头，所述击穿电压测试区设有击穿电压测试器，所述耐燃烧区设有点火头和计时装置，所述五个功能区均由机壳外部的电机供电，并均通过数据线将测试结果传输至数据分析仪，所述电机处设有漏电保护装置，所述机壳上还设置有控制器，所述控制器能够控制五个功能区内的设备的工作参数和启停。与本实用新型方案不同。

技术实现要素：

本实用新型的目的是解决上述问题，提供一种用于绝缘材料耐压测试的多功能自动检测系统，其能够以较高的精度、便捷的设置施加电压的幅值、频率、升压速率等参数，且检测效率高。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于绝缘材料耐压测试的多功能自动检测系统，包括依次连接的工控机系统、微控制单元、可编程正弦波发生模块、功率放大模块、升压模块、测试系统及采样模块，所述测试系统包括保护电阻、被测试品、过电流传感器及受控开关；

所述工控机系统与微控制单元双向连接，所述微控制单元连接升压模块，所述采样模块分别连接微控制模块及工控机系统；所述工控机系统用于测试的参数设置、测试结果显示及数据存储；所述微控制单元用于接收工控机系统发送的参数设置信息并转换模拟信号；所述可编程正弦波发生模块用于接收微控制单元发送的信号，产生正弦电压波形。

进一步的，所述功率放大模块用于处理和放大前级可编程正弦波发生模块输出的正弦电压信号，并产生足够的输出功率去推动后级的升压模块；所述测试系统用于将前级产生预设幅值的高压正弦信号施加在被测试品上；所述采样模块用于监测被测试品上的实时电压、电流波形和过电流传感器输出的信号波形，并将上述信息上传至工控机系统进行存储，同时将过电流传感器输出的信号波形发送至微控制单元。

作为优选，所述被测试品为聚酰亚胺薄膜。

作为优选，所述聚酰亚胺薄膜的厚度为0.1mm。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型系统检测电压频率、幅值、升压速率等均可在较大范围内任意调节，检测参数设置自由度高；施加在被测试品上的电压波形失真率低，检测精度高；仅需预设好检测参数，检测启动后至检测停止期间，无需人工干预，所有检测结果自动录入工控机系统数据库，无需人工记录，且便于查看与备份，极大提高了检测效率，降低了检测的工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的系统结构连接示意图。

具体实施方式

如图1所示的一种用于绝缘材料耐压测试的多功能自动检测系统，包括依次连接的工控机系统、微控制单元、可编程正弦波发生模块、功率放大模块、升压模块、测试系统及采样模块，所述测试系统包括保护电阻、被测试品、过电流传感器及受控开关；工控机系统与微控制单元之间通过通信接口双向传递数据，微控制单元向可编程正弦发生模块和升压模块输出电平控制信号，采样模块将采集到的试品电压、电流及受控开关状态信息实时发送至工控机系统存储，同时将受控开关状态信息发送至微控制单元。

所述工控机系统，用于：测试参数设置，包括施加在被测试品上的电压幅值、频率、升压速率和电压施加时间等检测参数；测试结果显示，包括被测试品是否发生击穿的结论，如果击穿发生时施加在被测试品上的瞬时电压、电流波形，击穿发生时距开始施加电压的时间和击穿发生时被测试品上施加电压波形的有效值；数据存储，包括每次测试时的设置参数和实验结果数据。

所述微控制单元，用于：接收工控机发送的参数设置信息，转化为模拟电平信号和时钟信号，传送至可编程正弦波发生模块，产生符合设置参数要求的电压波形。

所述可编程正弦波发生模块，用于：接收微控制单元发送的电平信号和时钟信号，产生相应幅值和频率的正弦电压波形。

所述功率放大模块，用于：处理和放大前级可编程正弦波发生模块输出的正弦电压信号，产生足够的输出功率去推动后级的升压模块。

所述升压模块：用于：将前级的低压正弦信号升变为预设幅值的高压正弦信号。

所述测试系统：包含保护电阻、被测试品、过电流传感器和受控开关，用于将前级产生预设幅值的高压正弦信号施加在被测试品上；当被测试品发生击穿时，过电流传感器检测到回路电流急剧增大，受控开关迅速断开测量回路；保护电阻用于限制被测试品发生击穿时的回路电流。

所述采样模块：用于监测被测试品上的实时电压、电流波形和过电流传感器输出的信号波形，并将上述信息上传至工控机系统进行存储，同时也将过电流传感器输出的信号波形发送至微控制器；当发生击穿时，停止本次试验。

本实用新型的工作原理是：

在工控机系统中设置施加在被测试品上的电压幅值、频率、升压速率和电压施加时间等检测参数并启动检测后，工控机系统向微控制单元发送参数设置信息，微控制单元向可编程正弦波发生模块发送控制电平信号，可编程正弦波发生模块产生指定频率和特定幅值的正弦电压波形，该电压波信号经功率放大模块进行功率放大、并经升压模块升压后达到预设幅值，施加在测试系统中的被测绝缘材料试品上。当被测试品发生击穿时，过电流传感器检测到流过被测试品的电流急剧增大，其检测信号使受控开关动作。采样模块对被测试品电压、电流信号和过电流传感器检测信号进行实时检测，并将全部数据信息送入工控机系统进行存储，同时将过电流传感器采样信息以电平信号的方式送入微控制单元作为本次检测停止的信号，由微控制单元将系统复位。如果在预设电压施加时间内，被测试品未发生击穿，那么在达到预设电压施加时间后，由微控制器将系统复位，并将试验停止信息发送至工控机系统。

本实用新型的操作方式是：

首先，在测试系统中放置好被测试品后，在工控机系统中设置施加在被测试品上的电压幅值、频率、升压速率、电压施加时间等参数；然后启动检测，若在规定的电压施加时间后，被测试品未击穿，则测试系统将施加电压复位置零，在工控机系统中可查看本次试验中试品未击穿的测试结果；若在检测过程中，被测试品击穿，则系统立即将施加电压复位置零，在工控机系统中可查看击穿发生时施加在被测试品上的瞬时电压、电流波形，击穿发生时距开始施加电压的时间和击穿发生时被测试品上施加电压波形的有效值。每次检测结束后，本次测试结果数据与预设参数数据一同计入工控机系统的数据库中，以备随时查看。

作为优选，所述被测试品为聚酰亚胺薄膜，但本实用新型并不局限于聚酰亚胺薄膜和以下所列举的具体数值参数。

首先，选择厚度为0.1mm规格的聚酰亚胺薄膜置于测试系统中，在工控机系统中设置被测试品的电压幅值为10kV，频率为50Hz，升压速率1kV/s，电压施加时间为30s，参数设置完成后，启动检测。工控机系统将检测参数发送至微控制单元，微控制单元向可编程正弦波发生模块发送频率为50Hz的时钟信号和初始幅值为零、上升速率为0.1V/s的模拟电平信号，控制可编程正弦波发生器产生频率为50Hz、初始有效值为零、有效值上升速率为0.1V/s的正弦电压波形；经过功率放大模块和升压模块后，形成频率为50Hz、初始有效值为零、升压速率为1kV/s的高压正弦电压波形。若被测试品在电压上升期间发生击穿，则微控制单元将接收到采样模块发送的过电流传感器采样信息、判断击穿发生，并将输出的模拟电平信号置零，被测试品上施加的电压归零；若被测试品在电压上升期间未发生击穿，则微控制单元发出的模拟电平信号维持1V幅值30s，即被测试品上施加的电压有效值为10kV，并持续30s。若在10kV施加电压持续期间，被测试品发生击穿，则微控制单元将接收到采样模块发送的过电流传感器采样信息、判断击穿发生，并将输出的模拟电平信号置零；若被测试品在10kV施加电压持续期间未发生击穿，则30s持续时间结束后，微控制单元将输出的模拟电平信号置零，测试结束。

在整个测试期间，过电流传感器持续监测测试系统回路电流变化情况，一旦被测试品发生击穿，过电流传感器控制受控开关断开测试回路。

在整个测试期间，采样模块实时检测被测试品上的电压、电流波形和过电流传感器输出的信号波形，并将上述信息上传至工控机系统进行存储，同时也将过电流传感器输出的信号波形发送至微控制器。

在整个测试结束后，工控机系统将分析接收到数据，将被测试品是否发生击穿、若发生击穿时施加在被测试品上的瞬时电压、电流波形、击穿发生时距开始施加电压的时间和击穿发生时被测试品上施加电压波形的有效值等数据和本次测试开始时的检测参数设置同时显示在工控机界面上，并录入数据库存储。

本实用新型系统检测电压频率、幅值、升压速率等均可在较大范围内任意调节，检测参数设置自由度高；施加在被测试品上的电压波形失真率低，检测精度高；仅需预设好检测参数，检测启动后至检测停止期间，无需人工干预，所有检测结果自动录入工控机系统数据库，无需人工记录，且便于查看与备份，极大提高了检测效率，降低了检测的工作量。

本实用新型中未做详细描述的内容均为现有技术。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。