一种可拆卸式电声脉冲空间电荷测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于聚合物绝缘材料内空间电荷分布测量技术领域，具体涉及一种可拆卸式电声脉冲空间电荷测量装置。
【背景技术】
[0002]研宄固体电介质中的空间电荷分布，首要就要实现空间电荷分布的测量，电声脉冲法(PEA法)空间电荷测量技术是目前国内外应用较广的测量方法之一，温度梯度场下电声脉冲法空间电荷测量装置通过给中空的上、下测量电极引入高\低温恒温循环浴，分别采用强制冷却和强制加热的方式改变上、下电极的温度，从而使得试样上、下表面具有不同的温度。电声脉冲法空间电荷测量系统主要包括:电极系统、纳秒脉冲发生器、高压直流发生器、示波器、高\低温恒温循环浴和计算机。测量时先将片状试样夹在上、下测量电极之间，在加压状态下，纳秒脉冲电压作用于试样上，试样中电荷在脉冲电场的作用下引起静电力，产生压力波。压力波再经试样及下部电极，由压电传感器检测并将声信号转换为电信号，再经过放大器放大后由示波器观测得到实时数据并由计算机采集保存，之后进行波形恢复处理与分析。
[0003]现有的电荷测量装置只能测定材料在某一固定温度(如常温)下的空间电荷特性，而且测量时设备的组装有很多不方便的地方，同时测量的精度及安全性也不足。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种可拆卸式电声脉冲空间电荷测量装置，该装置结构设计合理，能够测得材料在常温、高温及温度梯度下的空间电荷特性，测量操作方便、安全，测量结果精准。
[0005]本发明是通过以下技术方案来实现:
[0006]一种可拆卸式电声脉冲空间电荷测量装置，包括上电极单元和下电极单元，在上电极单元和下电极单元之间还设有可拆卸的温梯电极单元；上电极单元包括上电极壳体及上电极腔体，在上电极腔体内设有铝电极；下电极单元包括下电极壳体及下电极腔体，下电极腔体中设有脉冲发生器以及信号采集单元；温梯电极单元包括温梯电极壳体及温梯电极腔体，在温梯电极腔体内设有十字形铝电极；
[0007]还包括用于向温梯电极单元传导温度的第一恒温源，用于向下电极单元传导温度的第二恒温源以及用于向上电极传输高压直流电的高压直流电源。
[0008]在上电极壳体的内壁上交错设有等分式外螺纹，在温梯电极壳体的内壁上交错设有等分式内螺纹，上电极单元和温梯电极单元通过相配合的等分式外螺纹和等分式内螺纹螺纹固定。
[0009]在上电极腔体内设有电阻Rl、电阻R2及电容C，上电极腔体内填充环氧树脂；高压直流电源的高压电缆线通过上电极壳体顶部开设的高压电缆接口伸入上电极腔体内，并通过电阻Rl与铝电极相连接，连接线通过电阻R2接地。
[0010]下电极腔体通过分隔板隔为两个腔室，一个腔室内设有脉冲发生器，脉冲发生器通过上电极壳体顶部开设的BNC头伸入上电极腔体内，并通过电容C与铝电极相连接；另一个腔室内设有信号采集单元，信号采集单元包括压电传感器和放大器，压电传感器输出的电信号经放大器放大后输出。
[0011]在温梯电极腔体内设有高温循环槽，该高温循环槽与第一恒温源相连；在设有信号采集单元的下电极腔室内设有低温循环槽，该低温循环槽与第二恒温源相连。
[0012]低温循环槽为空心圆结构，安装在下电极壳体的顶部极板下方，压电传感器安装在空心圆的圆心与顶部极板接触的位置。
[0013]温梯电极腔体内高温循环槽的上、下都固定有聚四氟乙烯，且与电极接触的部位设有密封圈。
[0014]下电极壳体的顶部开设与上电极单元及温梯电极单元相匹配的外圆环；当测量温度梯度条件下待测材料的空间电荷时，下电极壳体顶部的外圆环的内径与温梯电极壳体的外径相同，温梯电极单元置于下电极壳体顶部的外圆环内，并通过螺柱与下电极壳体固定;
[0015]当测量常温条件下待测材料的空间电荷时，在下电极壳体顶部的外圆环内设置一个内圆环，该内圆环的外径与外圆环的内径相同，内圆环的内径与上电极壳体的外径相同，上电极单元置于下电极壳体顶部的内圆环内，并通过螺柱与下电极壳体固定。
[0016]所述内圆环的高度大于外圆环。
[0017]与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果:
[0018]本发明公开的可拆卸式电声脉冲空间电荷测量装置，设计了一个可拆卸的温梯电极单元，当需要测量温度梯度下材料的空间电荷时，安装上温梯电极系统，如果只需要测量常温下材料空间电荷特性时，可以拆卸掉温梯电极系统，有了该温梯电极系统，在测量温度梯度条件下空间电荷特性时，能够使上、下电极快速升温到所设定的温度。
[0019]进一步地，上电极单元和温梯电极单元通过相配合的等分式外螺纹结构和等分式内螺纹结构螺纹固定。采用了等分式螺纹结构，使得上电极单元与温梯电极单元的安装拆卸更加方便。等分式螺纹结构的特殊性在于将普通的螺纹结构等分，使得螺纹结果整体上形成交替出现螺纹和无螺纹平滑结构。需要固定温梯电极单元时，将两个等分式螺纹交错开，将上电极单元顺着错开的螺纹处插入温梯电极单元，然后转动，便能使两者固定在一起。
[0020]进一步地，在温梯电极腔体内设有高温循环槽，在设有信号采集单元的下电极腔室内设有低温循环槽，温梯电极单元与下电极单元都采用中空的循环槽控制温度，循环槽的容积足够大，故而使得与被测材料上下表面接触的上下电极快速升温至所设定的温度。
[0021]进一步地，低温循环槽采用空心圆结构，安装在下电极极板下面，压电传感器放置在空心圆圆心处与极板直接接触的位置。这样就使压电传感器直接与下电极接触，从而不会因为低温循环槽的存在而影响下电极信号传输，使得测量结果更加精确。同时，如果低温恒温槽不慎漏油，也不会损坏压电传感器。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的可拆卸式电声脉冲空间电荷测量装置的结构框图；
[0023]图2为本发明的可拆卸式电声脉冲空间电荷测量装置的上电极单元组装前结构示意图；
[0024]图3为本发明的可拆卸式电声脉冲空间电荷测量装置的下电极单元组装前结构示意图；
[0025]图4为本发明的可拆卸式电声脉冲空间电荷测量装置组装后的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0027]参见图1，本发明的一种可拆卸式电声脉冲空间电荷测量装置，包括上电极单元101和下电极单元，在上电极单元和下电极单元之间还设有可拆卸的温梯电极单元；上电极单元包括上电极壳体及上电极腔体，在上电极腔体内设有销电极；下电极单元包括下电极壳体及下电极腔体，下电极腔体中设有脉冲发生器以及信号采集单元；温梯电极单元包括温梯电极壳体及温梯电极腔体，在温梯电极腔体内设有十字形铝电极；还包括用于向温梯电极单元传导温度的第一恒温源(高温恒温浴)，用于向下电极单元传导温度的第二恒温源(低温恒温浴)以及用于向上电极传输高压直流电的高压直流电源。
[0028]上电极单元101包括上电极外壳和上电极腔体，在上电极腔体内设有铝电极102、电阻R1、电阻R2及电容C，上电极腔体内填充环氧树脂103 ;高压直流电源的高压电缆线104通过上电极壳体顶部开设的高压电缆接口 203伸入上电极腔体内，并通过电阻Rl与铝电极102相连接，连接线通过电阻R2接地。
[0029]下电极单元114包括下电极单元114包括固定114的圆柱115与外圆环116。低温恒温循环部分117、下电极极板118、脉冲发生器105及信号采集单元(压电传感器119、放大器120)。脉冲发生器105与下电极114集成在同一个合金铝箱体内，方便搬运。下电极腔体通过分隔板隔为两个腔室，一个腔室内设有脉冲发生器105，脉冲发生器105通过上电极壳体顶部开设的BNC头106伸入上电极腔体内，并通过电容C与铝电极102相连接；另一个腔室内设有信号采集单元，信号采集单元包括压电传感器119、放大器210，压电传感器119输出的电信号经放大器210放大后输出信号传送给不波器，不波器与电脑相连。
[0030]温梯电极单元107，包括:十字形铝电极108、等分式螺纹结构109、聚四氟乙烯110、111，110与111之间的高温循环槽112、被测试样113。温梯电极单元包括温梯电极壳体及温梯电极腔体，在温梯电极腔体内设有十字形铝电极108 ;在温梯电极腔体内设有高温循环槽112，该高温循环槽112与第一恒温源相连，高温循环槽112上下都固定有聚四氟乙烯，与电极接触的地方通过密封圈保证密封性，使硅油不会漏出。温梯电极腔体的大小由十字形铝电极109中间加粗段的高度决定并固定。温梯电极单元与下电极中的循环槽部分容积足够大，保证了温梯条件下测量空间电荷时，上、下铝电极的温度能够快速达到设定值。同时压电传感器119与极板118直接接触，而低温恒温循环部分117在压电传感器119的周围，这就保证了不会因为低温循环部分的存在而影响下电极的信号传输。同时如果低温循环部分不慎漏油，也不会损坏压电传感器。
[0031]参见图2，是本发明的可拆