本發明專利技術涉及一種用于電聲脈沖法空間電荷測量系統的高壓電極裝置，屬于用于電聲脈沖法空間電荷測量技術領域。本裝置中，絕緣支撐柱和上金屬高壓電極柱上下相對固定，并通過絕緣樹脂封裝件封裝在金屬屏蔽殼內。下金屬高壓電極柱置于上金屬高壓電極柱的下部。絕緣體連接環的上端插入上金屬高壓電極柱的空腔內，下端穿過絕緣墊環后插入下金屬高壓電極柱的空腔內。接地電極板置于金屬屏蔽殼的下方，被測試樣置于其間。本裝置可以依據被測試樣的厚度，調整絕緣體連接環內的電阻阻值，實現波阻抗匹配，提高電聲脈沖法空間電荷測量系統的測量準確性，可以適應不同厚度試樣的測量，用于研究金屬表面電子發射對空間電荷產生、積聚的影響。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種用于電聲脈沖法空間電荷測量系統的高壓電極裝置，屬于用于電聲脈沖法空間電荷測量
技術介紹
空間電荷測量技術是目前國內外應用最為廣泛的一種固體電介質空間電荷測量技術，主要用于研究固體電介質內空間電荷的積聚、分布、遷移和衰減過程。但是該測量技術中的高壓電極在長期的使用中由于機械磨損、擊穿放電等原因，電極表面會逐漸變得凹凸不平，導致電場畸變，局部場強增大。一方面，加在試樣上的電場分布不再均勻，不滿足脈沖電聲法測量方法的要求，影響空間電荷測量結果的準確性。另一方面，同樣厚度的試樣在外加較低電壓時即發生擊穿，不利于高場強下空間電荷特性的研究，降低了測量系統的整體性能。圖1為高壓電極裝置的現有結構，包括金屬屏蔽殼1，絕緣支撐柱2，金屬電極柱3，絕緣樹脂封裝件4，試樣5，接地電極板6。金屬屏蔽殼I接地，起電場屏蔽和安全保護作用，絕緣支撐柱2上端固定在金屬屏蔽殼I中心，用作高壓電極的金屬電極柱3固定在絕緣支撐柱2下端。為提高高壓電極的絕緣性能，絕緣樹脂封裝件4填充于金屬電極柱3周圍，金屬電極柱3和接地電極板6之間放置被測試樣5。由于絕緣樹脂封裝件4的作用，各個部分被澆注為一個整體，金屬電極柱3不能單獨拆卸?？臻g電荷的產生、積聚是研究的重點內容，金屬表面電子發射引起的電荷注入對這一過程有著極為重要的影響。對于場致發射，利用福勒-諾德海姆方程計算發現，潔凈的電極表面，電場強度大于107V/cm時可以觀察到明顯的場致發射現象，當金屬表面存在雜質時，所需的電場強度會降低100倍。在利用脈沖電聲法空間電荷測量系統測量試樣內部電荷時，電極表面的場強往往能達到105V/cm到106V/cm，由于電極表面不完全潔凈，這時很有可能發生明顯的場致發射現象。不同的金屬材料，具有不同的勢壘，由場致發射引起的電荷注入也會有很大不同。在高壓電極裝置的典型結構中，金屬電極柱3不能單獨拆卸，電極的材質無法改變。如果更換一個新的高壓電極裝置，則由于系統參數很難完全一致，存在系統自身引起的偏差，降低測量結果之間的可比性。另外制作一個新的高壓電極裝置需要投入較大的時間，經濟成本，并且需要進行大量的調試校準工作。因此利用現有的結構，很難全面、系統地研究空間電荷的產生、積聚過程，特別是不同電極材料對這一過程的影響。利用電聲脈沖法空間電荷測量系統測量試樣內部空間電荷時,在試樣上會加一個納秒級的脈沖信號，由于信號的波長和電路尺寸大小可比，需要考慮脈沖信號的波過程。為了在試樣上得到盡可能高的脈沖信號幅值以及減小脈沖信號來回折反射帶來的干擾，需要考慮阻抗匹配。不同厚度的試樣，其等效的阻抗特性會有所不同，因此當試樣厚度差別比較大時，有必要對高壓電極裝置的電路參數進行調整。但在典型結構中，電阻、隔離電容都被固定在絕緣樹脂封裝件4中，具體參數無法調整
技術實現思路
本專利技術的目的是提出一種用于電聲脈沖法空間電荷測量系統的高壓電極裝置，改變已有高壓電極裝置的結構，以方便地更換高壓電極的金屬電極柱，解決因放電等原因導致的電極表面不平整，從而帶來的電場畸變、局部場強增大、系統性能下降的問題，提高高壓電極裝置的準確性和實用性。本專利技術提出的用于電聲脈沖法空間電荷測量系統的高壓電極裝置，包括金屬屏蔽殼、絕緣支撐柱、絕緣樹脂封裝件和接地電極板，還包括上金屬高壓電極柱、絕緣體連接環、下金屬高壓電極柱和絕緣墊環；所述的絕緣支撐柱和上金屬高壓電極柱上下相對固定，并通過絕緣樹脂封裝件封裝在金屬屏蔽殼內；所述的下金屬高壓電極柱置于上金屬高壓電極柱的下部，上金屬高壓電極柱和下金屬高壓電極柱之間設有絕緣墊環；所述的絕緣體連接環的上端插入上金屬高壓電極柱的空腔內，絕緣體連接環的下端穿過絕緣墊環后插入下金屬高壓電極柱的空腔內；所述的接地電極板置于金屬屏蔽殼的下方，被測試樣置于接地電極板與下金屬高壓電極柱之間。本專利技術提出的用于電聲脈沖法空間電荷測量系統的高壓電極裝置，其優點是:本專利技術的高壓電極裝置對已有的高壓電極裝置的結構進行了改進，將原來固定的金屬電極柱改為固定的上金屬高壓電極柱和可以更換的下金屬高壓電極柱，絕緣體墊環放置在上金屬高壓電極柱和下金屬高壓電極柱之間，利用絕緣體連接環將三者連接為一個整體，絕緣體連接環中可以放置不同阻值的電阻，實現不同厚度試樣測量時的波阻抗匹配。本專利技術的高壓電極裝置，可以方便地更換金屬電極柱，解決了由于高壓電極裝置中金屬電極柱表面變得不平整而引起的電場畸變、局部場強增大的問題，有利于全面、系統地了解電介質內部空間電荷的產生和積聚過程。在本專利技術裝置的使用過程中，可以依據被測試樣的厚度，調整絕緣體連接環內的電阻阻值，實現波阻抗匹配，減小因來回折反射而引起的波形重疊對空間電荷測量結果產生的影響。提高了電聲脈沖法空間電荷測量系統的測量準確性。本專利技術的高壓電極裝置，可以適應不同厚度試樣的測量，用于研究金屬表面電子發射對空間電荷產生、積聚的影響。附圖說明圖1為現有的高壓電極結構剖面圖。圖2為本專利技術提出的用于電聲脈沖法空間電荷測量系統的高壓電極裝置的結構示意圖。圖3為本專利技術高壓電極裝置中絕緣體連接環的剖面圖。圖1中-圖3中，I是金屬屏蔽殼，2是絕緣支撐柱，3是金屬電極柱，4是絕緣樹脂封裝件，5是被測試樣，6是接地電極板，7是上金屬高壓電極柱，8是絕緣體連接環，9是絕緣墊環，10是下金屬高壓電極柱。具體實施例方式本專利技術提出的用于電聲脈沖法空間電荷測量系統的高壓電極裝置，其結構如圖2所示，包括金屬屏蔽殼1、絕緣支撐柱2、絕緣樹脂封裝件4和接地電極板6，還包括上金屬高壓電極柱7、絕緣體連接環8、下金屬高壓電極柱10和絕緣墊環9。絕緣支撐柱2和上金屬高壓電極柱7上下相對固定，并通過絕緣樹脂封裝件4封裝在金屬屏蔽殼I內。下金屬高壓電極柱10置于上金屬高壓電極柱7的下部，上金屬高壓電極柱7和下金屬高壓電極柱10之間設有絕緣墊環9。絕緣體連接環8的上端插入上金屬高壓電極柱7的空腔內，絕緣體連接環8的下端穿過絕緣墊環9后插入下金屬高壓電極柱10的空腔內，絕緣體連接環8的結構如圖3所示。接地電極板6置于金屬屏蔽殼I的下方，被測試樣5置于接地電極板6與下金屬高壓電極柱10之間。本專利技術提出的用于電聲脈沖法空間電荷測量系統的新型實用高壓電極裝置，其結構如圖2所示，包括接地金屬屏蔽殼，金屬屏蔽殼中固定的絕緣體支撐柱，與該支撐柱的下端相連的上金屬高壓電極柱，上金屬高壓電極柱下面的絕緣體墊環，絕緣體墊環下面的下金屬高壓電極柱，用于連接上金屬高壓電極柱、絕緣墊環、下金屬高壓電極柱的絕緣體連接環，用于填充在上金屬高壓電極柱周圍的絕緣樹脂封裝件，以及置于下金屬高壓電極柱下方的接地電極板。本專利技術裝置將原來固定的金屬電極柱分為固定的上金屬電極柱和可以方便更換的下金屬電極柱，同時采用絕緣墊環隔離上金屬電極柱和下金屬電極柱，利用絕緣體連接環將三者連接為一個整體，在絕緣體連接環中可以放置不同阻值的電阻。以下結合附圖，對本專利技術的高壓電極裝置的工作原理和工作過程進行詳細說明:本專利技術設計的用于電聲脈沖法空間電荷測量系統的新型實用高壓電極裝置結構如圖2所示，包括接地金屬屏蔽殼1，金屬屏蔽殼I中固定的絕緣支撐柱2，與該支撐柱下端相連的上金屬高壓電極柱7，上金屬高壓電極柱7下面的絕緣體墊環9，絕緣體墊環9下面的下金本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于電聲脈沖法空間電荷測量系統的高壓電極裝置，包括金屬屏蔽殼、絕緣支撐柱、絕緣樹脂封裝件和接地電極板，其特征在于還包括上金屬高壓電極柱、絕緣體連接環、下金屬高壓電極柱和絕緣墊環；所述的絕緣支撐柱和上金屬高壓電極柱上下相對固定，并通過絕緣樹脂封裝件封裝在金屬屏蔽殼內；所述的下金屬高壓電極柱置于上金屬高壓電極柱的下部，上金屬高壓電極柱和下金屬高壓電極柱之間設有絕緣墊環；所述的絕緣體連接環的上端插入上金屬高壓電極柱的空腔內，絕緣體連接環的下端穿過絕緣墊環后插入下金屬高壓電極柱的空腔內；所述的接地電極板置于金屬屏蔽殼的下方，被測試樣置于接地電極板與下金屬高壓電極柱之間。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：周遠翔，黃建文，張靈，田冀煥，王云杉，金福寶，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：北京;11
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