[發明專利]一種凝膠類材料寬頻介電特性的測試裝置及方法

在審

• 申請號: 202010102325.6
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111289583A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 毛塬;李學寶;頊佳宇;趙志斌;崔翔
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 楊媛媛

本發明涉及一種凝膠類材料寬頻介電特性的測試裝置及方法，將測試樣本放置于寬頻介電譜儀的上下電極，得到測試頻率范圍內標準樣品的復相對介電常數；在寬頻介電譜上測試相同頻率下空叉指電極的電容值；將已知介電常數的標準樣品用叉指電極承裝后，再放置于寬頻介電譜儀上測試相應頻率下的電容值；基于所述標準樣品的復相對介電常數、所述空叉指電極的電容值以及所述已知介電常數的標準樣品用叉指電極承裝后，再放置于寬頻介電譜儀上測試相應頻率下的電容值確定叉指電極電容參數。本發明中的上述裝置及方法將灌有凝膠的測試電極裝置放在寬頻介電譜測試腔內，實現對凝膠類材料的寬頻介電特性測試。

技術領域

本發明涉及寬頻介電特性測試領域，特別是涉及一種凝膠類材料寬頻介電特性的測試裝置及方法。

背景技術

世界能源消耗量持續增大，電力需求日益增加，推動了新型電力電子器件的產生與發展。高壓大功率器件廣泛應用于柔性直流輸電、航空及建筑等行業，現已成為主流的全控型功率開關器件。目前，有機硅凝膠材料因其具有良好的電氣絕緣性、化學穩定性，常常作為器件的絕緣封裝材料。

高壓大功率器件具有高壓、高頻、高溫的特點，對有機硅凝膠材料的絕緣性能提出了較高要求。而有機硅凝膠材料的介電特性將直接影響器件的電場分布及絕緣性能，所以獲得有機硅凝膠材料在寬頻率、寬溫度范圍下的介電特性對高壓大功率器件的絕緣封裝設計具有重要意義。

但有機硅凝膠材料固化前為液態，固化后呈有粘性的果凍狀固體的特殊形態，導致凝膠類材料的寬頻介電特性測試面臨難題。常見液態材料介電特性測試時所用的液體池電極，無法承受凝膠材料的由液態到固態的變化過程，因此不適用于凝膠類材料的介電特性測試；且凝膠類材料也無法制成固定形狀(如一定厚度的方形測試片)，直接放置在平板電極之間進行介電特性測試。因此，必須提出一種適用于凝膠類材料的寬頻介電特性測試方法，實現對有機硅凝膠等材料的寬頻介電特性測試。

本專利針對凝膠類材料的寬頻介電特性測試，提出了叉指電極與聚四氟絕緣外殼配合寬頻介電譜儀的測試方法，通過仿真分析與實驗校準相結合，確定測試電極裝置的電容參數，消除其介電貢獻，實現對凝膠類材料寬頻介電特性的準確測試。將測試結果與材料產品參數進行對比，結果表明該測試電極裝置可以獲得較好的凝膠類材料的寬頻介電特性，對于指導和評價功率模塊絕緣耐電能力具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種凝膠類材料寬頻介電特性的測試裝置及方法，實現對凝膠類材料寬頻介電特性的準確測試。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種凝膠類材料寬頻介電特性的測試裝置，所述測試裝置包括：

電極測試裝置、輔助電極以及寬頻介電譜儀；

所述電極測試裝置通過所述輔助電極與所述寬頻介電譜儀連接。

可選的，所述電極測試裝置包括：

絕緣外殼和叉指電極，所述叉指電極位于所述絕緣外殼內。

可選的，所述絕緣外殼和所述叉指電極上均包括三個金屬端子，分別為高壓端、低壓端以及接地端。

可選的，所述絕緣外殼的材質為聚四氟乙烯。

本發明另外提供一種凝膠類材料寬頻介電特性的測試方法，所述測試方法包括：

將測試樣本放置于寬頻介電譜儀的上下電極之間，得到測試頻率范圍內標準樣品的復相對介電常數，記為ε_c^*(ω)；

在寬頻介電譜上測試相同頻率下空叉指電極的電容值，記為C_e^*(ω)；