[發明專利]一種絕緣介質薄膜電荷注入情況的測量方法和裝置

在審

• 申請號: 202010132204.6
• 申請日: 2020-02-29
• 公開（公告）號: CN111308231A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 鄭飛虎;許博弘;張冶文
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01R29/24
• 分類號: G01R29/24;G01R31/12
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 王懷瑜

本發明涉及一種絕緣介質薄膜電荷注入情況的測量方法和裝置，方法包括以下步驟：S1：獲取待測絕緣介質薄膜樣品；S2：對待測絕緣介質薄膜樣品施加低電場，達到預設的第一時間后，進行短路處理，獲取第一短路電流；S3：對待測絕緣介質薄膜樣品施加高電場，達到預設的第二時間后，進行短路處理；S4：對待測絕緣介質薄膜樣品再次施加步驟S2中的低電場并保持預設的第一時間，進行短路處理，獲取第二短路電流；S5：比較第一短路電流和第二短路電流的波形，獲取電荷注入情況。與現有技術相比，本發明所需設備較少，成本較低，可以快速地半定量檢測出樣品中的空間電荷注入量，且可以根據樣品實際使用情況在不同溫度和加壓狀態進行調整。

技術領域

本發明涉及絕緣介質薄膜電荷測量領域，尤其是涉及一種絕緣介質薄膜電荷注入情況的測量方法和裝置。

背景技術

工程電介質材料被施加高電場或者被置放于帶電粒子輻照環境時會積累電荷，空間電荷的積累與運輸會導致電介質材料內部電場的畸變并加速材料的老化甚至擊穿，而積累的空間的快速釋放也可能直接導致介質擊穿。這樣的介質擊穿過程通常伴隨著部分由電極注入而積累的空間電荷同時釋放，快速釋放空間電荷時又通常伴隨著電荷束縛能量的集中釋放，這種強度的能量釋放可能導致電介質的局部損傷，但由于能量釋放過程過于短暫(幾十納秒至幾百納秒)，很難用常規辦法觀測。

目前國內外最常見的非破壞性測量空間電荷的技術，如壓力波法，電聲脈沖法，熱脈沖法等經過數據恢復計算空間分辨率最高可達0.5μm，但是由于測量辦法本身的限制，通常只能測量穩態或者準穩態介質中的電荷分布，對于空間電荷的快速運動如小于1ms時間內的過程，以上技術都無法進行檢測。另外，傳統設備檢測薄膜中的空間電荷分布通常設備較為昂貴且復雜，檢測流程長。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可以快速地檢測出絕緣介質薄膜樣品中空間電荷的絕緣介質薄膜電荷注入情況的測量方法和裝置。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種絕緣介質薄膜電荷注入情況的測量方法，包括以下步驟：

S1：獲取待測絕緣介質薄膜樣品；

S2：對待測絕緣介質薄膜樣品施加低電場，并保持低電場達到預設的第一時間后，進行短路處理，獲取第一短路電流，作為參考波形；

S3：對待測絕緣介質薄膜樣品施加高電場，并保持高電場達到預設的第二時間后，進行短路處理；

S4：對待測絕緣介質薄膜樣品施加步驟S2中同樣的低電場，并保持預設的第一時間后，進行短路處理，獲取第二短路電流；

S5：比較所述第一短路電流和所述第二短路電流的波形，獲取待測絕緣介質薄膜樣品的電荷注入情況。

進一步地，所述步驟S2、S3和步驟S4均在預設的第一溫度下進行，所述第一溫度為所述待測絕緣介質薄膜樣品的實際工作溫度，在整個測量過程中應保持此第一溫度不變。

進一步地，所述測量方法在進行步驟S2前還包括樣品預處理步驟，該樣品預處理步驟包括：在所述待測絕緣介質薄膜樣品的雙側蒸鍍金屬化電極，組成待測樣品，在所述待測樣品兩側再分別設置一層金屬電極夾具，通過所述金屬化電極對所述待測絕緣介質薄膜樣品施加低電場或高電場。

進一步地，步驟S2中，所述對待測絕緣介質薄膜樣品施加低電場具體為，將所述待測樣品一側金屬化電極接地，另一側的金屬化電極連接高壓繼電器施加低電場。

進一步地，所述低電場的電場強度為小于所述待測絕緣介質薄膜樣品的電荷明顯注入的閾值電場強度，所述電荷明顯注入的評價標準為5kV/mm至10kV/mm之間。

進一步地，所述第一時間在1min至2min的范圍以內。