[发明专利]一种金属化膜电容器层间压强测量方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于压强测量领域，更具体地，涉及一种金属化膜电容器层间测量方法和装置。

背景技术

目前，以脉冲电容器为储能电容器的脉冲电源系统是电磁武器的首选电源。用于脉冲功率系统的电容器，具有输出功率大、脉冲波形灵活可调、控制方便、易于组装的特点。目前电容器整机通过圆柱型金属化膜电容器元件的串并联以实现高压大容量。

金属化膜电容器的层间压强是影响电容器自愈性能和寿命的重要参数。在圆柱型电容器卷绕时，由于卷绕张力的作用，薄膜层产生径向压力叠加到电容器芯轴，外层由于叠加的压力小，电容器自愈时能量较大，从而造成的元件容量损失也较大。电容量损失增大，电容器寿命缩短。层间压强与电容器薄膜厚度、卷绕机卷绕张力和电容器外包工艺等因素相关。

圆柱型电容器卷绕圈数达数千层，其内部层间可到上百兆帕。在电容器设计中，获取电容器层间压强大小及其分布对改善电容器自愈性能和提高寿命具有重要意义。然而，由于金属化膜电容器结构紧凑，导致目前并无针对该类型电容器的层间压强测试方法和装置。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种金属化膜电容器层间压强测量方法和装置，其目的在于准确测量电容器层间压强的大小及其随层数的分布特征。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种金属化膜电容器层间测量装置，包括金属化膜电容器、对比芯轴、四个应变片和静态程控应变仪，金属化膜电容器是由两张金属化膜围绕芯轴卷绕而成，且卷绕层数为500至2000层，其中一个应变片作为测试应变片粘贴在金属化膜电容器的芯轴上，另一个应变片作为补偿应变片贴在另一个芯轴上，其余的两个应变片设置在静态程控应变仪中，四个应变片构成一个1/4电桥，该电桥的输出端与静态程控应变仪电气连接。

按照本发明的另一方面，提供了一种金属化膜电容器层间测量方法，是应用在上述测量装置中，且包括以下步骤：

（1）将一个测试应变片粘贴在电容器的芯轴上，将两张金属化膜围绕芯轴卷绕形成电容器，将补偿应变片粘贴贴在另外一个芯轴表面上，用于测试应变片的温度补偿和形变补偿补偿，并将另外两个应变片设置在静态程控应变仪中；

（2）将粘贴在电容器芯轴上的测试应变片与贴在另一个芯轴的补偿应变片连接至静态程控应变仪上，从而与另外两个应变片一起构成1/4电桥；

（3）将静态程控应变仪的输出调零，并将其作为微应变的初始值；

（4）将一定层数的薄膜层从金属化膜电容器剥离，并记录静态程控应变仪5的输出值作为当前的微应变ε₁；

（5）重复以上步骤（4），直到所有薄膜层均从金属化膜电容器剥离完毕为止，并记录下每一次剥离过程中静态程控应变仪5的输出值ε₂，ε₃，…，ε_i，其中i为剥离的总次数；

（6）根据获得的不同微应变ε₁，ε₂，…ε_i计算金属化膜层对芯轴的压强P_i=E·ε_i，其中E为芯轴的弹性模量。

优选地，卷绕的层数由金属化膜电容器的电容量决定，且为500至2000层。

优选地，剥离的层数是根据测量的需求来确定，且为10至100层。

优选地，每次剥离过程中剥离的层数可以相同，或每次均不同。

优选地，

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、由于采用了应变片测试电容器芯轴上的微形变，并通过设置补偿应变片用于应变片的温度补偿和形变补偿，其能减小测试误差，准确测量不同层数处的薄膜层对芯轴的压强。

2、由于采用了静态程控应变仪，其能直接获取微应变，测试方法简单。

3、由于采用了逐步剥离薄膜层测试不同膜层在芯轴上产生的微形变，其能获取压强随层数的变化趋势。

附图说明

图1是本发明金属化膜电容器层间压强测量装置的示意图。

图2是本发明1/4电桥的示意图。

图3是本发明金属化膜电容器层间压强测量方法的流程图。

图4是电容器层间压强测试实例。

具体实施方式