實驗名(ming)稱：交變電場下(xia)聚乙烯(xi)中空間電荷分布(bu)研(yan)究

　　測試設備(bei)：高壓放大器(qi)、壓電(dian)傳感器(qi)、示波器(qi)、電(dian)極等。

　　圖1：交變空間電荷測試平臺(tai)結構圖

　　實驗過程：

　　一、交變高壓源

　　交(jiao)變高(gao)(gao)壓源為(wei)試樣提供測試所需的高(gao)(gao)壓電場環(huan)境，采用高(gao)(gao)壓放大(da)(da)器(qi)(qi)，高(gao)(gao)壓放大(da)(da)器(qi)(qi)在工(gong)作時(shi)需要(yao)輸(shu)入一個幅(fu)值較低的控(kong)制信(xin)號(hao)，高(gao)(gao)壓放大(da)(da)器(qi)(qi)將控(kong)制信(xin)號(hao)放大(da)(da)后(hou)輸(shu)出。

　　二(er)、PEA測試平臺

　　如上圖1所示，PEA測試平臺包(bao)(bao)括(kuo)電(dian)極(ji)、傳感器(qi)、放大(da)器(qi)等器(qi)件(jian)。交變(bian)電(dian)壓接(jie)(jie)入金屬絲桿(gan)通(tong)入上電(dian)極(ji)，絲桿(gan)外(wai)包(bao)(bao)裹絕緣層穿(chuan)過電(dian)極(ji)外(wai)殼(ke)，由(you)于交變(bian)電(dian)壓容易在(zai)(zai)尖端產生電(dian)暈，因此使(shi)用均(jun)壓球優(you)化接(jie)(jie)口處(chu)電(dian)場分(fen)布。脈沖源在(zai)(zai)電(dian)極(ji)側面的(de)BNC接(jie)(jie)口處(chu)接(jie)(jie)入，脈沖經電(dian)容C0耦(ou)合在(zai)(zai)試樣(yang)上，電(dian)容C0還(huan)起到(dao)隔絕交變(bian)高壓、防止對(dui)脈沖源造成(cheng)損害的(de)作用。整個(ge)電(dian)極(ji)通(tong)過緊固(gu)件(jian)固(gu)定后與試樣(yang)緊密(mi)接(jie)(jie)觸，在(zai)(zai)置換(huan)試樣(yang)時可方便地(di)拆卸。上電(dian)極(ji)與試樣(yang)間放置一個(ge)半導體薄(bo)片，用于優(you)化電(dian)場分(fen)布和吸收試樣(yang)中向上傳播的(de)聲(sheng)波，減少反(fan)射聲(sheng)波對(dui)測量結果(guo)的(de)影(ying)響(xiang)。

　　三、數據(ju)采集(ji)模塊

　　高(gao)性能示波器對交流電場下(xia)不同相(xiang)位的(de)空間(jian)電荷進行快速(su)采(cai)集和保(bao)存(cun)。交流電場下(xia)采(cai)集的(de)空間(jian)電荷數(shu)據的(de)數(shu)據量較大，受限于數(shu)據傳(chuan)輸速(su)度，本(ben)文采(cai)用離(li)線處理方式，采(cai)集到的(de)空間(jian)電荷信號首先存(cun)儲在示波器中(zhong)，隨(sui)后在計(ji)算機上使用處理軟(ruan)件進行平均和恢復等(deng)。

　　四、設計(ji)測量系統結(jie)構

　　圖2：交變電場空間電荷測量系統原(yuan)理圖

　　PEA法交變(bian)電(dian)(dian)場空(kong)間(jian)電(dian)(dian)荷測試系統的基本(ben)原理如圖(tu)2所示(shi)(shi)，高壓電(dian)(dian)源提(ti)供交變(bian)電(dian)(dian)場，脈(mo)沖源提(ti)供脈(mo)沖激(ji)勵，交變(bian)電(dian)(dian)場和脈(mo)沖電(dian)(dian)場共同耦合在(zai)待測試樣上。試樣中的空(kong)間(jian)電(dian)(dian)荷產生(sheng)的機械聲波被傳感器(qi)轉換(huan)為(wei)電(dian)(dian)信號后經放大接入示(shi)(shi)波器(qi)保存，通(tong)過檢測到(dao)的電(dian)(dian)信號強度和傳播到(dao)達時間(jian)判定空(kong)間(jian)電(dian)(dian)荷的電(dian)(dian)荷量和位置。

　　五、測試軟件

　　基(ji)于Labview編寫了測(ce)試(shi)軟件(jian)，將(jiang)參(can)數設(she)置集(ji)成(cheng)在測(ce)試(shi)軟件(jian)中，計算機(ji)通(tong)過雙絞線(xian)和RS232串行接口連接示(shi)波器、脈沖源、函數發生器，實現統一控制。

　　實驗結果：

　　對比設計(ji)了交變(bian)電(dian)(dian)(dian)場下(xia)空(kong)間電(dian)(dian)(dian)荷(he)測量系統(tong)除脈沖源以外的(de)其他組成模塊：采用函數(shu)發生(sheng)器與高壓(ya)放大器產生(sheng)交變(bian)高壓(ya)；設計(ji)了測試平(ping)臺(tai)，能夠將(jiang)空(kong)間電(dian)(dian)(dian)荷(he)量化為電(dian)(dian)(dian)信號(hao)(hao)輸(shu)出；對比了數(shu)字(zi)信號(hao)(hao)平(ping)均器與示波(bo)器，并選用高性能示波(bo)器采集空(kong)間電(dian)(dian)(dian)荷(he)信號(hao)(hao)；設計(ji)了純阻性分壓(ya)器對施加在試樣上的(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)進行監(jian)控。

　　將所有(you)模塊、部件整合，搭建了完(wan)整的(de)交變電(dian)場空間電(dian)荷(he)測(ce)試系(xi)統(tong)。測(ce)量系(xi)統(tong)可實現50Hz單周期(qi)內20~60個(ge)相位(wei)點的(de)空間電(dian)荷(he)測(ce)量、采集和保(bao)存，每個(ge)相位(wei)點上施(shi)加(jia)的(de)脈沖簇對(dui)應的(de)相位(wei)跨度在(zai)2度以(yi)內。

　　電壓放(fang)大(da)器推薦：ATA-7030

　　圖：ATA-7030高壓放大器指標參數

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