[發(fā)明專利]一種基于液體導熱的電介質(zhì)熱刺激電流測量裝置及方法

有效

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• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108593996B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設計）人: 林莘;楊明智;溫苗;高佳;翟芷萱;李曉龍;王文杰;周旭東
• 申請（專利權）人: 沈陽工業(yè)大學
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權代理有限公司 21109
• 代理人: 劉曉嵐

本發(fā)明提供一種基于液體導熱的電介質(zhì)熱刺激電流測量裝置及方法，涉及電介質(zhì)材料性能測試技術領域。該裝置包括直流電壓系統(tǒng)、電流測量系統(tǒng)、溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)和真空系統(tǒng)；直流電壓系統(tǒng)、電流測量系統(tǒng)和溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)依次相連；真空系統(tǒng)與電流測量系統(tǒng)相連；該測量方法實現(xiàn)了不同極化溫度、極化電壓及極化時間下電介質(zhì)材料試樣的TSC曲線的測量。本發(fā)明提供的基于液體導熱的電介質(zhì)熱刺激電流測量裝置，采用循環(huán)浴進行流體加熱電極及試樣，使電極試樣整體加熱效率高，極化到去極化過程降溫速率快；同時溫控裝置配合加熱元件，可實現(xiàn)溫度精確控制。同時，在真空條件進行測量，可以減小空氣流動對電流測量的干擾，保證測量的精確性。

技術領域

本發(fā)明涉及電介質(zhì)材料性能測試技術領域，尤其涉及一種基于液體導熱的電介質(zhì)熱刺激電流測量裝置及方法。

背景技術

電介質(zhì)材料中自由電子很少，其導電率很小。但在生產(chǎn)，加工制備過程中，電介質(zhì)中不可避免的存在著一定數(shù)量的陷阱。在一定的電場作用下，電極中的電子通過場致發(fā)射和場助熱發(fā)射注入到介質(zhì)導帶中。當注入的電子被介質(zhì)中的陷阱俘獲后就形成了空間電荷。這些空間電荷所形成的電場可使試樣內(nèi)的電場發(fā)生畸變，故空間電荷對介質(zhì)的電導和絕緣破壞都影響很大。熱刺激電流(TSC)方法是在介質(zhì)物理基礎上發(fā)展起來的一門技術，近年來用于研究介質(zhì)電傳導機理和電荷存儲現(xiàn)象。測量介質(zhì)TSC特性可得到某些物質(zhì)(電介質(zhì)、絕緣材料、半導體、駐極體)的微觀參數(shù)(如活化能H、弛豫時間τ等〕。最近，在真空中絕緣介質(zhì)沿面閃絡的研究中引入了陷阱能級分布的概念，用以解釋微放電、表面電荷分布等現(xiàn)象。這些研究表明，絕緣介質(zhì)的陷阱分布在沿面閃絡發(fā)展過程中有重要作用，并影響絕緣介質(zhì)的沿面閃絡性能。為適應研究需要，更為直接、客觀的評價陷阱分布對介質(zhì)沿面閃絡特性的影響，研制開發(fā)了熱刺激電流測量系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明提供一種基于液體導熱的電介質(zhì)熱刺激電流測量裝置及方法，實現(xiàn)對電介質(zhì)材料熱刺激電流的測量。

一方面，本發(fā)明提供一種基于液體導熱的電介質(zhì)熱刺激電流測量裝置，包括直流電壓系統(tǒng)、電流測量系統(tǒng)、溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)和真空系統(tǒng)；

所述直流電壓系統(tǒng)包括直流高壓電源、保護電阻和選擇開關；高壓直流電源的正輸出端與保護電阻串聯(lián)連接選擇開關的S₁，負輸出端接地；

所述電流測量系統(tǒng)包括靜電計、恒溫箱、測量電極、液體循環(huán)管路、保護電路和上位機；所述靜電計一端接地，另一端與測量電極的下電極連接，且靜電計兩端并聯(lián)保護電路；所述恒溫箱箱體接地，分別通過電流信號引入接線端和引出接線端與靜電計和選擇開關連接；所述測量電極分為上電極和下電極，上電極和下電極之間放置電介質(zhì)材料試樣；同時，測量電極通過液體循環(huán)管路與溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)連接；所述液體循環(huán)管路兩端均為Y型管路，一端的Y型管路分別與測量電極的上電極和下電極相連；所述保護電路的一端與靜電計連接，另一端接地；所述靜電計采用IEEE488接口與上位機連接；

所述溫度監(jiān)測與控制系統(tǒng)包括循環(huán)浴系統(tǒng)、低溫制冷設備和溫控裝置；所述循環(huán)浴系統(tǒng)包括高溫循環(huán)浴和低溫循環(huán)浴，分別與液體循環(huán)管路另一端的Y型管路相連；所述高溫循環(huán)浴及低溫循環(huán)浴均在電流測量系統(tǒng)外側(cè)；所述高溫循環(huán)浴包括高溫水泵和第一加熱裝置；所述高溫水泵的出水管通過管路與液體循環(huán)管路相連；所述低溫循環(huán)浴包括低溫水泵和第二加熱裝置，并放置于低溫制冷設備內(nèi)；所述低溫水泵的出水管通過管路與液體循環(huán)管路相連；所述高溫水泵和低溫水泵與液體循環(huán)管路相連的管路上均設有閥門；所述第一加熱裝置與第二加熱裝置均包括加熱電源和加熱器；且第一加熱裝置與第二加熱裝置均通過線路與外接電源及溫控裝置相連。

優(yōu)選地，所述低溫制冷設備包括壓縮機、制冷箱、熱交換器、冷凝器、儲存器和膨脹閥；所述壓縮機、熱交換器、膨脹閥、儲存器和冷凝器串聯(lián)構成回路；所述熱交換器還通過管路與制冷箱相連；所述壓縮機還與用于驅(qū)動的電動機相連。