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表面電荷測(cè)量系統(tǒng)

日期：2025-06-01 00:08

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摘要：直流電場(chǎng)下氣體絕緣設(shè)備中固體絕緣介質(zhì)表面電荷的積聚會(huì)導(dǎo)致固–氣界面的局部電場(chǎng)畸變，從而降低設(shè)備系統(tǒng)的絕緣水平。研究固-氣界面電荷的消散特性可為高壓直流氣體絕緣裝置的研發(fā)提供重要的理論基礎(chǔ)。利用針板電極向絕緣材料表面注入電荷，在不同條件下進(jìn)行固–氣界面電荷消散實(shí)驗(yàn)。采用靜電探頭法測(cè)量試樣表面的電位分布，并通過反演計(jì)算得到電荷密度分布。構(gòu)建描述消散過程的數(shù)學(xué)模型具有重要的工程實(shí)際意義。為了研究固-氣界面電荷的消散現(xiàn)象，首先須在試樣表面施加一定的初始電荷。本系統(tǒng)采用經(jīng)典的電暈充...

直流電場(chǎng)下氣體絕緣設(shè)備中固體絕緣介質(zhì)表面電荷的積聚會(huì)導(dǎo)致固–氣界面的局部電場(chǎng)畸變，從而降低設(shè)備系統(tǒng)的絕緣水平。研究固-氣界面電荷的消散特性可為高壓直流氣體絕緣裝置的研發(fā)提供重要的理論基礎(chǔ)。利用針板電極向絕緣材料表面注入電荷，在不同條件下進(jìn)行固–氣界面電荷消散實(shí)驗(yàn)。采用靜電探頭法測(cè)量試樣表面的電位分布，并通過反演計(jì)算得到電荷密度分布。構(gòu)建描述消散過程的數(shù)學(xué)模型具有重要的工程實(shí)際意義。

為了研究固-氣界面電荷的消散現(xiàn)象，首先須在試樣表面施加一定的初始電荷。本系統(tǒng)采用經(jīng)典的電暈充電電路對(duì)試樣進(jìn)行預(yù)充電，電極結(jié)構(gòu)如下圖，針電極施加正極或負(fù)極性高壓直流電壓，板電極接地，針電極針尖距離試樣表面10mm（可通過軟件調(diào)整距離），可軟通過件設(shè)置一定的充電試驗(yàn)。采用靜電電何探頭對(duì)材料的表面電荷進(jìn)行測(cè)量。為了對(duì)試樣表面進(jìn)行掃描，通過步進(jìn)電極搭建了針對(duì)二維平面的掃描平臺(tái)，如圖下所示。該平臺(tái)將2個(gè)線性模組垂直安放，帶動(dòng)試樣臺(tái)進(jìn)行二維平移運(yùn)動(dòng)，電荷探頭被垂直固定在試樣臺(tái)的正上方，與試樣表面的距離保持為一定的測(cè)量距離（通過軟件控制步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)）。探頭以圓周軌跡對(duì)樣品有效區(qū)域的掃描，實(shí)驗(yàn)中，靜電探頭和電荷放大器相連，電荷放大器的輸出的模擬信號(hào)，通過12bit高分辨率示波器采集，并傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理。

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