常見的測量聚合物絕緣材料內(nèi)部空間電荷分布積累的方法:
1. 電聲脈沖法(Pulsed Electro-Acoustic Method,PEA):
- 工作原理:在絕緣材料樣品的電極之間施加周期性的高壓脈沖。這種脈沖上升時間快、持續(xù)時間短。絕緣材料試樣在高壓直流電作用下會使空間電荷積聚。每個高壓脈沖產(chǎn)生的電場擾動材料內(nèi)部的電荷,電荷在每一層產(chǎn)生相應(yīng)的聲壓波。利用壓電傳感器檢測聲波,再通過對傳感器信號的分析獲得空間電荷分布。
- 優(yōu)點:是一種無損的測量技術(shù),可較為準(zhǔn)確地描述聚合物絕緣材料內(nèi)部的空間電荷分布、積累及其整體行為,在評估直流絕緣應(yīng)用中的聚合物材料時應(yīng)用廣泛。
- 缺點:現(xiàn)有的絕大多數(shù)測量裝置受傳感器性能限制,測量溫度通常在 70℃以內(nèi),高溫環(huán)境下測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性會受到影響。
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2. 激光壓力波法(Laser Induced Pressure Pulse Method,LIPP):
- 工作原理:使用激光照射聚合物絕緣材料的電極,激光能量使電極表面瞬間蒸發(fā)或燒蝕,產(chǎn)生壓力波。壓力波在材料內(nèi)部傳播,使空間電荷發(fā)生微小位移,通過檢測壓力波的傳播和變化,可以推斷出空間電荷的分布情況。
- 優(yōu)點:具有較高的空間分辨率,能夠檢測到材料內(nèi)部微小區(qū)域的空間電荷變化。
- 缺點:激光設(shè)備成本較高,且激光靶容易損壞,實驗操作相對復(fù)雜。
3. 熱刺激電流法(Thermally Stimulated Current,TSC):
- 工作原理:先將聚合物絕緣材料在電場作用下進行極化處理,使空間電荷在材料內(nèi)部形成特定的分布。然后將材料加熱,空間電荷在熱的作用下會脫陷并產(chǎn)生電流,通過測量電流隨溫度的變化曲線,可以分析空間電荷的陷阱能級、密度等信息,進而推斷出空間電荷的分布情況。
- 優(yōu)點:可以提供關(guān)于空間電荷陷阱特性的信息,對于研究材料的老化和絕緣性能具有重要意義。
- 缺點:測量過程需要精確的溫度控制,且測量時間較長。
4. 表面電位衰減法(Surface Potential Decay Method,SPD):
- 工作原理:在聚合物絕緣材料表面施加電荷,使材料表面具有一定的電位。然后測量表面電位隨時間的衰減情況,通過建立數(shù)學(xué)模型,可以分析出材料內(nèi)部的空間電荷分布和遷移特性。
- 優(yōu)點:操作相對簡單,對設(shè)備要求較低。
- 缺點:只能測量材料表面的電位變化,對于材料內(nèi)部深處的空間電荷信息獲取有限。
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