[實用新型]低克爾常數(shù)的液體介質空間電荷分布測量裝置

有效

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• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN203479912U
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設計）人: 沈濤;胡超;熊燕玲;楊文龍;于雪蓮
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01R29/00
• 分類號: G01R29/00;G01R29/14
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張利明

技術領域

本實用新型涉及低克爾常數(shù)的液體介質空間電荷分布測量裝置，屬于液體介質空間電荷分布測量技術領域。

背景技術

絕緣材料的電擊穿特性是電氣設備及電力行業(yè)的研究重點，電介質的絕緣性能極大地受到其內(nèi)部電場的影響，其中空間電荷在改變絕緣電介質內(nèi)部電場分布中起著重要的作用。因此，研究絕緣材料中的電場及空間電荷發(fā)展趨勢顯得尤為重要。

傳統(tǒng)方法中對絕緣電介質電場的研究主要依靠實驗經(jīng)驗，通過分壓器及傳感器測量施加電壓后的絕緣電介質的電壓和電流分量，再通過計算還原得到絕緣電介質的電場變化過程。但這種方法無法精確計算絕緣體內(nèi)部實際的電場變化過程，特別是電極處于液體電介質環(huán)境中，當電壓達到一定程度后，液體中會出現(xiàn)空間電荷。研究表明，空間電荷的產(chǎn)生、輸運以及消散會改變液體電介質中的電場分布，從而影響液體電介質的絕緣擊穿性能，這種影響既可能降低液體電介質的擊穿電壓，亦有可能改善液體電介質的電場分布從而抑制流注的發(fā)展以提高液體電介質的擊穿電壓。特別是近年來，隨著新型材料技術和空間電荷注入原理的研究，新型液體電介質的空間電荷產(chǎn)生機理及其對擊穿過程的影響機理受到了廣泛的重視。

液體電介質材料的應用范圍和應用量都很大，其電場分布的研究比較薄弱，國外先后提出了探針法、紋影法和克爾效應法。利用靜電感應原理的探針法，可以深入液體內(nèi)部測量電極各位置點上的電勢，假如測得的電勢分布是連續(xù)光滑的，則求導可得出電場分布，遺憾的是探針本身引起的干擾，常帶來不可補救的極大的誤差，使測量無效，這一方法已不太有人應用。紋影法的基礎是介質的折射率。介質常數(shù)和密度為溫度的函數(shù)，如在電極相同的介質中有一個溫度梯度，外施電壓使溫度梯度的變化將以折射兩次的變化反映出來，通過測量透明液體介質中的電場分布，來建立一個可以人為控制的溫度梯度，并對之進行精確的計量。

克爾電光效應測量系統(tǒng)對液體介質中的電場和空間電荷分布的測量具有精度高、響應快，且對被測電場無干擾的優(yōu)點。克爾效應從1875年發(fā)現(xiàn)，至今已一百多年，隨著激光技術的發(fā)展，逐步被引入高電壓測量。上世紀七十年代，麻省理工學院Markus?Zahn教授首創(chuàng)了克爾電光場圖測量，用去離子純水作為介質進行試驗，直接測量介質在高電壓作用下的電場分布，進而擴展到氣體、固體，它對多種不同介質進行研究并取得一系列研究成果。較之于其他高壓電場測量方法，電光場圖測量法具有直觀、安全、可靠，又易于進行計算機信息處理的優(yōu)點，是一種有效的高壓電場測量方法。特別是采用光信號作為測量的媒介，排除了與高電壓的直接聯(lián)系，不僅安全而且易于進行自動控制和信號處理，應用于高壓作用下的電場測量具有很大優(yōu)勢。

現(xiàn)有的克爾效應測量空間電荷的方法，可以分為兩種：一種是基于光電傳感器的測量，一種是基于光學CCD的測量。基于光電傳感器的測量，使用方便，可進行交直流和沖擊電壓作用下的液體電介質的空間電荷測量，在實驗室內(nèi)應用廣泛。但其每次測量采集的是一個點的光強，對于不同位置的電場測量需進行多次不同點上的重復試驗，從而會造成一定的測量誤差；基于光學CCD的測量，多數(shù)是對高克爾常數(shù)的液體介質進行測量，并且大部分是交直流作用下的電介質空間電荷的測量，它不能在測量電場的同時對不同電極材料、不同電極設計方式對介質電場分布的影響提供參考。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型目的是為了解決現(xiàn)有基于光學CCD的液體介質空間電荷分布的克爾效應測量裝置只能對高克爾常數(shù)的液體介質進行測量的問題，提供了一種低克爾常數(shù)的液體介質空間電荷分布測量裝置。

本實用新型所述低克爾常數(shù)的液體介質空間電荷分布測量裝置，它包括半導體激光器、擴束器、準直器、起偏器、第一λ/4波片、克爾盒、第二λ/4波片、檢偏器、濾波器和CCD圖像傳感器，

克爾盒的兩個電極連接端分別連接電源的正極和負極；克爾盒內(nèi)裝有待測的液體介質；

半導體激光器發(fā)射的激光束經(jīng)擴束器擴束，再經(jīng)準直器準直后，入射至起偏器后獲得偏振光束，該偏振光束經(jīng)第一λ/4波片后入射至克爾盒，經(jīng)過克爾盒獲得的透射光束再經(jīng)第二λ/4波片、檢偏器和濾波器后，輸出的光束由CCD圖像傳感器接收。

它還包括計算機、驅動器和顯示器，

計算機的采集信號輸入端連接CCD圖像傳感器的采集信號輸出端，計算機的驅動控制信號輸出端連接驅動器的驅動控制信號輸入端，驅動器的驅動信號輸出端連接CCD圖像傳感器的驅動信號輸入端；計算機的顯示信號輸出端連接顯示器的顯示信號輸入端。

所述克爾盒內(nèi)裝有的待測的液體介質為變壓器油。