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表面电荷测量系统
日期：2024-12-23 11:14
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摘要：
直流电场下气体绝缘设备中固体绝缘介质表面电荷的 积聚会导致固–气界面的局部电场畸变，从而降低设备系统的绝缘水平。研究固-气界面电荷的消散特性可为高压直流气体绝缘装置的研发提供重要的理论基础。利用针板电极向绝 缘材料表面注入电荷，在不同条件下进行固–气界面电荷消散实验。采用静电探头法测量试样表面的电位分布，并通过 反演计算得到电荷密度分布。构建描述消散过 程的数学模型具有重要的工程实际意义。
为了研究固-气界面电荷的消散现象，首先须在试样表面施加一定的初始电荷。本系统采用经典的电晕充...
直流电场下气体绝缘设备中固体绝缘介质表面电荷的 积聚会导致固–气界面的局部电场畸变，从而降低设备系统的绝缘水平。研究固-气界面电荷的消散特性可为高压直流气体绝缘装置的研发提供重要的理论基础。利用针板电极向绝 缘材料表面注入电荷，在不同条件下进行固–气界面电荷消散实验。采用静电探头法测量试样表面的电位分布，并通过 反演计算得到电荷密度分布。构建描述消散过 程的数学模型具有重要的工程实际意义。
为了研究固-气界面电荷的消散现象，首先须在试样表面施加一定的初始电荷。本系统采用经典的电晕充电电路对试样进行预充电，电极结构如下图， 针电极施加 正极或负极性高压直流电压，板电极接地，针电极针尖距离试样表面10mm（可通过软件调整距离），可软通过件设置一定的充电试验。采用静电电何探头对材料的 表面电荷进行测量。为了对试样表面进行扫描，通过步进电极搭建了针对二维平面的扫描平台，如图下所示。该 平台将2个线性模组垂直安放，带动试样台进行二 维平移运动，电荷探头被垂直固定在试样台的正上 方，与试样表面的距离保持为一定的测量距离（通过软件控制步进电机移动）。探头以圆周轨迹对样品有效区域的扫描，实验中，静电探头和电荷放大器相连，电荷放大器的输出的模拟信号，通过12bit高分辨率 示波器采集，并传输到上位机进行运算处理。
