[发明专利]表面电位在线监测的测量装置

说明书

一种表面电位在线监测的测量装置，包括：设置于恒温恒湿的测试腔内的信号激励部分和待测试样以及设置于该真空腔外的信号采集部分；该信号激励部分包括：地电极、针电极和高压源，其中：地电极设置于待测试样上表面并与之紧密接触，针电极通过第一绝缘支架设置于待测试样的下表面，高压源输出直流高压；信号采集部分包括：三维移动平台、第一采集卡、探针、静电电压表、第二采集卡和检测模块。本发明涉及电介质表面电位在线测量，在可控环境下的表面电位三维在线测量，能够实现向针电极施加高压以及探针测量同步进行，弥补了传统静电探针法离线测量的缺陷，为今后电介质介电性能测试评估提供了支撑。

技术领域

本发明涉及的是一种电位测量领域的技术，具体是一种表面电位在线监测的测量装置。

背景技术

对于高压直流电气绝缘设备来说，设备中绝缘子表面电荷的积聚和消散是高压直流气体绝缘设备的研究热点问题。在直流高压作用下，绝缘子表面电荷积聚是由固体、气体本身的电学性质及电场条件决定的。目前对绝缘子表面电位主要的测量手段有光电测量法和静电探头法，光电测量法是一种在线测量法，通过CCD采集的光强反演表面电位，其操作复杂且受可见光影响较大，需要降噪处理才能得到电位分布，且不具有统一的参考基准。静电探头法由于测量精度较高，现有测量装置多采用带振荡卡尔文探针的静电电压表测量，但该技术的缺陷在于针尖电压的施加与静电电压表探头的测量会存在空间上的干涉导致无法实现在线测量，只能实现施加电压之后的表面电位衰减测量，是一种离线测量方案。

表面电荷的消散在外部电压撤去的瞬间较为迅速，原有的离线测量过程中静电电压表探针和高压电极的转换需要一定时间，不能及时捕捉外部电压撤去瞬间的表面电位变化，而此时的电位变化恰恰又是表面电荷消散最为迅速的时刻，但现有技术并无基于静电探针的在线测量方法。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种表面电位在线监测的测量装置，能实现表面电位在线监测，可为电介质材料的介电性能测试评估提供支撑。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种用于表面电位在线监测的测量装置，包括：设置于测试腔内的信号激励部分和待测试样以及设置于测试腔外的信号采集部分。

所述的信号激励部分包括：地电极、针电极和高压源，其中：地电极设置于待测试样上表面并与之紧密接触，针电极通过第一绝缘支架设置于待测试样的下表面，高压源输出直流高压。

所述的针电极与待测试样的下表面保持在0～40mm范围内上下调节。

所述的针电极通过设置于恒温恒湿真空腔外的高压源经高压引线获得0～±20kV高压。

所述的地电极为环形结构，其厚度为1mm、内环半径20mm、外环半径40mm。

所述的测试腔内部为真空，通过PID调节恒温恒湿的测试环境，该真空腔包括：腔体、控制器以及分别与之相连的加热器、热电偶、加湿器、湿度传感器和气泵，其中：基于PID的控制器控制腔体温度、湿度和气压达到稳定。

所述的待测试样为薄片，厚度在3mm以下。

所述的信号采集部分包括：三维移动平台、第一采集卡、探针、静电电压表、第二采集卡和检测模块，其中：第一采集卡和第二采集卡分别与检测模块的输入端相连，三维移动平台与第一采集卡连接以传输采集开始和结束的触发信号，探针、静电电压表和第二采集卡依次相连以传输待测试样的表面电位。

所述的三维移动平台通过预设程序控制探针移动路径实现对待测试样表面的电位测量，并提供开始和结束的触发信号，该三维移动平台包括：步进电机和与之相连的移动支架。

技术效果