一种固体绝缘的介电谱测量装置及其测量方法

15；试样固定架18的顶面上设有螺纹孔，调节螺钉10与该螺纹孔螺纹连接，调节螺钉10的下端与绝缘组件11连接，绝缘组件11通过连接件与压力传感器19连接，压力传感器19的下端面设置有温度传感器12，温度传感器12通过连接件与绝缘软组件a 13连接，绝缘软组件a 13的下端面设置有可移动电极a 14；
9.内腔体5的上口设置有腔盖1，腔盖1与内腔体5的上口密封连接；腔盖1上设有四个通孔，每个通孔内均穿设有一根导线管3，且通孔做密封处理；四根导线管3内依次设置有导线a 31、导线b 32、导线c 33和导线d 34，导线a 31的一端与可移动电极a 14连接，导线a 31的另一端与电压源26连接，电压源26与电流表24连接，电流表24与导线b 32的一端连接，导线b 32的另一端与可移动电极b 15连接，所述的电压表25的两根导线分别连接在电压源26的两根导线上，电流表24、电压表25和电压源26的信号输出端通过导线与计算机23的信号输入端连接，电压源26有接地保护；导线c 33的一端与温度传感器12和压力传感器19的信号输出端连接，导线c 33的另一端与计算机23的信号输入端连接；导线d 34的一端与加热装置的信号输出端连接，导线d 34的另一端与计算机23的信号输入端连接。
10.一种固体绝缘的介电谱测量装置的测量方法，按以下步骤进行：
11.测量前，先将待测固体绝缘试样在可移动电极b 15上面，旋动调节螺钉10使可移动电极a 14下降至与待测固体绝缘试样紧密贴合，盖上腔盖1；测量时，先通过温度传感器12将内腔体5内的温度数据传送给计算机23，通过压力传感器19将内腔体5内的压力数据传送给计算机23，计算机23通过操控控制开关b 30控制氮气输入量以及温控装置17的电流大小来调节内腔体5内的温度，计算机23通过控制开关a 28控制真空泵27来调节内腔体5内的压力，然后温度传感器12和压力传感器19将调节后的温度数据和压力数据实时反馈给计算机23；计算机23控制电压源26使其产生电压值为1～5v、电压频率为10-2-107hz的正弦交流电压，并通过导线a 31和导线b 32施加在待测固体绝缘试样上，最后计算机23根据采集到的电压表25和电流表24的数据，计算得出待测固体绝缘试样的介电参数。
12.本发明的有益效果：
13.(1)本发明一种固体绝缘的介电谱测量装置及其测量方法，外腔体和内腔体双腔体设计，使该测量装置可实现同时进行液氮冷却和真空处理，腔体的密封性以及抗外界电磁场干扰能力强。在使用时，可以根据实际需求灵活地对温度和压力进行调节，或结合计算机预先设定好的程序自动调控，具有良好的智能化程度。同时，本发明采用两电极系统，电极由延展性较好的铝箔制成，并且采用绝缘软橡胶与铝箔配合，可以与表面不平整的固体试样充分贴合，使重复测量时保持接触面积一致，保证测量结果的准确性。
14.(2)本发明介电谱测量装置实现测量与反馈一体化，可以根据实际需求来灵活地进行调节，智能化程度高。计算机根据预先设定的测量模式对电压源、温控装置和真空抽取装置输送指令，并且根据传感器反馈的信号进行调节，温控与真空处理可同时进行，具有较高的智能化。
15.本发明可获得一种固体绝缘的介电谱测量装置及其测量方法。
附图说明
16.图1为实施例1一种固体绝缘的介电谱测量装置的结构示意图，1为腔盖，2为密封垫圈，3为导线管，4为外腔体，5为内腔体，6为氮气排出管，7为氮气输入管，8为真空排气管，
9为固定架，10为调节螺钉，11为绝缘组件，12为温度传感器，13为绝缘软组件a，14为可移动电极a，15为可移动电极b，16为绝缘软组件b，17为温控装置，18为试样固定架，19为压力传感器，20为导热金属片，21为真空抽取装置，22为液氮输送装置，23为计算机，24为电流表，25为电压表，26为电压源，27为真空泵，28为控制开关a，29为液氮罐，30为控制开关b，31为导线a，32为导线b，33为导线c，34为导线d。
17.图2为实施例1中复合腔体的结构示意图，1为腔盖，3为导线管，4为外腔体，5为内腔体，6为氮气排出管，7为氮气输入管，8为真空排气管。
18.图3为实施例1中内腔体及内容物的结构示意图，10为调节螺钉，11为绝缘组件，12为温度传感器，13为绝缘软组件a，14为可移动电极a，15为可移动电极b，16为绝缘软组件b，17为温控装置，18为试样固定架，19为压力传感器，20为导热金属片。
19.图4为实施例2一种固体绝缘的介电谱测量装置的测量方法的工作原理图。
具体实施方式
20.具体实施方式一：本实施方式一种固体绝缘的介电谱测量装置，包括复合腔体、绝缘组件11、温度传感器12、绝缘软组件a 13、可移动电极a 14、可移动电极b 15、绝缘软组件b 16、加热装置、试样固定架18、压力传感器19、真空抽取装置21、液氮输送装置22、计算机23、电流表24、电压表25和电压源26，所述的真空抽取装置21由真空泵27和控制开关a 28组成，所述的液氮输送装置22由液氮罐29和控制开关b 30组成；可移动电极a 14和可移动电极b 15由铝箔制成；
21.所述的复合腔体是由外腔体4和内腔体5组成的密闭腔室，内腔体5设置在外腔体4内；所述的外腔体4的侧壁上分别设置有氮气排出管6和氮气输入管7，氮气输入管7与液氮罐29的出气管连通，所述的控制开关b 30与液氮罐29的阀门电连接，控制开关b 30的信号输入端与计算机23的信号输出端电连接；所述的内腔体5的侧壁上设置有真空排气管8，真空排气管8与真空泵27的进气管连通，真空泵27的进气管上设置有排气阀，控制开关a 28与真空泵27的阀门以及进气管上的排气阀电连接，控制开关a 28的信号输入端与计算机23的信号输出端电连接；
22.所述的内腔体5内设置有试样固定架18，试样固定架18的底面上设置有加热装置，加热装置的上表面设置有绝缘软组件b 16，绝缘软组件b 16的上表面设置有可移动电极b 15；试样固定架18的顶面上设有螺纹孔，调节螺钉10与该螺纹孔螺纹连接，调节螺钉10的下端与绝缘组件11连接，绝缘组件11通过连接件与压力传感器19连接，压力传感器19的下端面设置有温度传感器12，温度传感器12通过连接件与绝缘软组件a 13连接，绝缘软组件a 13的下端面设置有可移动电极a 14；
23.内腔体5的出口设置有腔盖1，腔盖1与内腔体5的出口密闭连接；腔盖1上设有四个通孔，每个通孔内均穿设有一根导线管3，且通孔做密封处理；四根导线管3内依次设置有导线a 31、导线b 32、导线c 33和导线d 34，可移动电极a 14通过导线a 31与电压源26电连接，电压源26与电流表24电连接，电流表24通过导线b 32与可移动电极b 15电连接，所述的电压表25的两根导线分别连接在电压源26的两端，电流表24和电压表25的信号输出端通过导线与计算机23的信号输入端电连接，电压源26的信号输入端通过导线与计算机23的信号输出端电连接，电压源26有接地保护；温度传感器12和压力传感器19的信号输出端通过导
线c 33与计算机23的信号输入端电连接；加热装置通过导线d 34与计算机23的信号输出端电连接。
24.所述的外腔体4和内腔体5由不锈钢制造，外腔体4和内腔体5互不连通，氮气排出管6和氮气输入管7位于外腔体4的两侧，保证液氮充分接触内腔体5。可移动电极a 14和可移动电极b 15由延展性较好的铝箔制成。
25.具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：所述的腔盖1通过密封垫圈2与内腔体5的上口密闭连接。
26.其他步骤与具体实施方式一相同。
27.具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点是：所述的导线管3与通孔焊接连接，导线管3内设置有聚四氟乙烯，达到密封的效果。
28.其他步骤与具体实施方式一或二相同。
29.具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：所述的四根导线管3通过固定架9固定。
30.其他步骤与具体实施方式一至三相同。
31.具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：所述的绝缘组件11为高阻绝缘陶瓷。
32.其他步骤与具体实施方式一至四相同。
33.具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：所述的绝缘软组件a 13和绝缘软组件b 16为绝缘软橡胶。该绝缘软橡胶为优质天然橡胶，以达到弹性好、耐磨的效果。
34.其他步骤与具体实施方式一至五相同。
35.具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：所述的加热装置由温控装置17和导热金属片20组成，试样固定架18的底面上设置有温控装置17，温控装置17的上表面设置有导热金属片20，导热金属片20的上表面设置有绝缘软组件b 16。试样固定架18上下两块圆形固定板和支柱组成。
36.其他步骤与具体实施方式一至六相同
37.具体实施方式八：本实施方式一种固体绝缘的介电谱测量装置的测量方法，按以下步骤进行：
38.测量前，先将待测固体绝缘试样在可移动电极b 15上面，旋动调节螺钉10使可移动电极a 14下降至与待测固体绝缘试样紧密贴合，盖上腔盖1；测量时，先通过温度传感器12将内腔体5内的温度数据传送给计算机23，通过压力传感器19将内腔体5内的压力数据传送给计算机23，计算机23通过操控控制开关b 30控制氮气输入量以及温控装置17的电流大小来调节内腔体5内的温度，计算机23通过控制开关a 28控制真空泵27来调节内腔体5内的压力，然后温度传感器12和压力传感器19将调节后的温度数据和压力数据实时反馈给计算机23；计算机23控制电压源26使其产生电压值为1～5v、电压频率为10-2-107hz的正弦交流电压，并通过导线a 31和导线b 32施加在待测固体绝缘试样上，最后计算机23根据采集到的电压表25和电流表24的数据，计算得出待测固体绝缘试样的介电参数。
39.本实施方式的有益效果：
40.(1)本实施方式一种固体绝缘的介电谱测量装置及其测量方法，外腔体4和内腔体
5双腔体设计，使该测量装置可实现同时进行液氮冷却和真空处理，腔体的密封性以及抗外界电磁场干扰能力强。在使用时，可以根据实际需求灵活地对温度和压力进行调节，或结合计算机预先设定好的程序自动调控，具有良好的智能化程度。同时，本实施方式采用两电极系统，电极由延展性较好的铝箔制成，并且采用绝缘软橡胶与铝箔配合，可以与表面不平整的固体试样充分贴合，使重复测量时保持接触面积一致，保证测量结果的准确性。
41.(2)本实施方式介电谱测量装置实现测量与反馈一体化，可以根据实际需求来灵活地进行调节，智能化程度高。计算机根据预先设定的测量模式对电压源、温控装置和真空抽取装置输送指令，并且根据传感器反馈的信号进行调节，温控与真空处理可同时进行，具有较高的智能化。
42.具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同点是：计算机23通过操控控制开关b 30控制氮气输入量以及温控装置17的电流大小来调节内腔体5内的温度的步骤如下：当内腔体5内的温度过高时，计算机23操控控制开关b 30将液氮通过氮气输入管7通入至内腔体5和外腔体4之间的腔室内，对内腔体5进行降温，并经氮气排出管6排出；当内腔体5内的温度过低时，计算机23通过操控控制开关b 30减少氮气输入量，并通过计算机23操控加大温控装置17的电流来升温，保证内腔体5内的温度范围为-50～300℃；
43.计算机23通过控制开关a 28控制真空泵27调节内腔体5内的压力的步骤如下：当内腔体5内的气压过高时，计算机23通过控制开关a 28控制真空泵27向内腔体5外抽真空，减小内腔体5内的真空压力；当内腔体5内的气压过低时，计算机23通过控制真空泵27的进气管上的排气阀向内腔体5内送气，增加内腔体5内的真空压力，保证内腔体5内处于真空环境。
44.其他步骤与具体实施方式八相同。
45.具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式八或九不同点是：内腔体5内的温度保持恒温，或以-50～300℃内的任一温度开始进行恒速线性升温或恒速线性降温，并保证恒速线性升温和恒速线性降温后的温度在-50～300℃内。
46.其他步骤与具体实施方式八或九相同。
47.采用以下实施例验证本发明的有益效果：
48.实施例1：如图1-3所示，一种固体绝缘的介电谱测量装置，包括复合腔体、绝缘组件11、温度传感器12、绝缘软组件a 13、可移动电极a 14、可移动电极b 15、绝缘软组件b 16、加热装置、试样固定架18、压力传感器19、真空抽取装置21、液氮输送装置22、计算机23、电流表24、电压表25和电压源26，所述的加热装置由温控装置17和导热金属片20组成，所述的真空抽取装置21由真空泵27和控制开关a 28组成，所述的液氮输送装置22由液氮罐29和控制开关b 30组成；可移动电极a 14和可移动电极b 15由铝箔制成。
49.所述的复合腔体是由外腔体4和内腔体5组成的密闭腔室，内腔体5设置在外腔体4内；所述的外腔体4的侧壁上分别设置有氮气排出管6和氮气输入管7，氮气输入管7与液氮罐29的出气管连通，所述的控制开关b 30与液氮罐29的阀门电连接，控制开关b 30的信号输入端与计算机23的信号输出端电连接；所述的内腔体5的侧壁上设置有真空排气管8，真空排气管8与真空泵27的进气管连通，真空泵27的进气管上设置有排气阀，控制开关a 28与真空泵27的阀门以及进气管上的排气阀电连接，控制开关a 28的信号输入端与计算机23的信号输出端电连接。
50.所述的内腔体5内设置有试样固定架18，试样固定架18的底面上设置有温控装置17，温控装置17的上表面设置有导热金属片20，导热金属片20的上表面设置有绝缘软组件b 16，绝缘软组件b 16的上表面设置有可移动电极b 15；试样固定架18的顶面上设有螺纹孔，调节螺钉10与该螺纹孔螺纹连接，调节螺钉10的下端与绝缘组件11连接，绝缘组件11通过连接件与压力传感器19连接，压力传感器19的下端面设置有温度传感器12，温度传感器12通过连接件与绝缘软组件a 13连接，绝缘软组件a 13的下端面设置有可移动电极a 14；所述的绝缘组件11为高阻绝缘陶瓷，所述的绝缘软组件a 13和绝缘软组件b 16为绝缘软橡胶。
51.内腔体5的出口设置有腔盖1，腔盖1通过密封垫圈2与内腔体5的出口密闭连接；腔盖1上设有四个通孔，每个通孔内均穿设有一根导线管3，导线管3与通孔焊接连接，导线管3内设置有聚四氟乙烯做密封处理，四根导线管3通过固定架9固定；四根导线管3内依次设置有导线a 31、导线b 32、导线c 33和导线d 34，可移动电极a 14通过导线a 31与电压源26电连接，电压源26与电流表24电连接，电流表24通过导线b 32与可移动电极b 15电连接，所述的电压表25的两根导线分别连接在电压源26的两端，电流表24和电压表25的信号输出端通过导线与计算机23的信号输入端电连接，电压源26的信号输入端通过导线与计算机23的信号输出端电连接，电压源26有接地保护；温度传感器12和压力传感器19的信号输出端通过导线c 33与计算机23的信号输入端电连接；加热装置通过导线d 34与计算机23的信号输出端电连接。
52.实施例2：如图4所示，一种固体绝缘的介电谱测量装置的测量方法，按以下步骤进行：
53.测量前，先将待测固体绝缘试样在可移动电极b 15上面，旋动调节螺钉10使可移动电极a 14下降至与待测固体绝缘试样紧密贴合，盖上腔盖1；测量时，先通过温度传感器12将内腔体5内的温度数据传送给计算机23，通过压力传感器19将内腔体5内的压力数据传送给计算机23，计算机23通过操控控制开关b 30控制氮气输入量以及温控装置17的电流大小来调节内腔体5内的温度，计算机23通过控制开关a 28控制真空泵27来调节内腔体5内的压力，然后温度传感器12和压力传感器19将调节后的温度数据和压力数据实时反馈给计算机23；计算机23控制电压源26使其产生电压值为1～5v、电压频率为10-2-107hz的正弦交流电压，并通过导线a 31和导线b 32施加在待测固体绝缘试样上，最后计算机23根据采集到的电压表25和电流表24的数据，计算得出待测固体绝缘试样的介电参数。
54.计算机23通过操控控制开关b 30控制氮气输入量以及温控装置17的电流大小来调节内腔体5内的温度的步骤如下：当内腔体5内的温度过高时，计算机23操控控制开关b 30将液氮通过氮气输入管7通入至内腔体5和外腔体4之间的腔室内，对内腔体5进行降温，并经氮气排出管6排出；当内腔体5内的温度过低时，计算机23通过操控控制开关b 30减少氮气输入量，并通过计算机23操控加大温控装置17的电流来升温，保证内腔体5内的温度范围为-50～300℃；
55.内腔体5内的温度保持恒温，或以-50～300℃内的任一温度开始进行恒速线性升温或恒速线性降温，并保证恒速线性升温和恒速线性降温后的温度在-50～300℃内。
56.计算机23通过控制开关a 28控制真空泵27调节内腔体5内的压力的步骤如下：当内腔体5内的气压过高时，计算机23通过控制开关a 28控制真空泵27向内腔体5外抽真空，
减小内腔体5内的真空压力；当内腔体5内的气压过低时，计算机23通过控制真空泵27的进气管上的排气阀向内腔体5内送气，增加内腔体5内的真空压力，保证内腔体5内处于真空环境。
57.电压源26为变频交流电源，频率范围：10-2
～107hz，电压值为1～5v，可为试样施加不同频率的交流电压。
58.温度传感器12的型号为pt100，具有灵敏度高、测量范围广等优点。
59.压力传感器19的型号为hpt508，具有灵敏度高、耐高温耐低温等优点。
60.温控装置17为发热电偶丝，其型号为ks1700，具有稳定性高等优点。