[发明专利]一种自供能的新型陶瓷储能性能检测装置

说明书

本发明涉及检测设备技术领域，具体地说，是一种自供能的新型陶瓷储能性能检测装置，包括摩擦纳米发电机，摩擦纳米发电机连接有一个电流表和一个电压表，电流表、电压表与摩擦纳米发电机串联，还包括有一个无铅反铁电陶瓷电容器，无铅反铁电陶瓷电容器与摩擦纳米发电机并联；无铅反铁电陶瓷电容器包括圆饼形陶瓷电容器，圆饼形陶瓷电容器的上下两面烧结有银电极层，本发明利用摩擦纳米发电机设计了一种新型的陶瓷电容器储能性能检测装置，解决了Saw‑yerTower电路测试过程中大电压对样品产生的极化，从而影响测试数据的问题，以及该电路容易导致样品被击穿而无法二次测量的问题。此外，本装置结构简单、成本低。

技术领域

本发明涉及检测设备技术领域，具体地说，是一种自供能的新型陶瓷储能性能检测装置，利用摩擦纳米发电机对陶瓷电容器进行充放电测试，得到充放电电流曲线，实现对陶瓷电容器储能性能的检测。

背景技术

电容器的储能能力主要指在一定条件下（电场强度、温度等）释放了多少能量，也就是储能密度的大小。储能密度可以通过直接测试充放电电流或者测试P-E关系得到，进一步计算可以得到储能效率。

对铁电、弛豫铁电和反铁电等高介电材料而言，最常用的储能密度测试方法是通过Saw-yer-Tower电路来测试P-E关系。通过计算电滞回线与坐标轴的面积可以得到样品的储能密度与储能效率。Sawyer-Tower方法是将待测器件与一个标准感应电容Co串联，测量待测样品上的电压降(V₂V₁)。其中标准电容C的电容量远大于试样Cx，因此加到示波器x偏向屏上的电压和加在试样C₂上的电压非常接近;而加到示波管y偏向屏上的电压则与试样C₃两端的电荷成正比。因此可以得到铁电样品表面电荷随电压的变化关系，分别除以电极面积和样品厚度即可得到极化强度P与电场强度E之间的关系曲线。

Saw-yerTower电路存在着功能单一、数据不稳定等问题，且基于此电路的电铁测试仪测试过程中大电压产生的极化会对样品的测试结果产生较大的影响，此外，此种测试方法有较大概率会导致样品被击穿导致无法二次测试。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明披露了一种自供能的新型陶瓷储能性能检测装置，具体技术方案如下：

一种自供能的新型陶瓷储能性能检测装置，包括摩擦纳米发电机，摩擦纳米发电机向外引出导线连接有一个电流表和一个电压表，电流表、电压表与摩擦纳米发电机串联，还包括有一个陶瓷电容器，陶瓷电容器设置在电流表与电压表中间，陶瓷电容器与摩擦纳米发电机并联。

本发明的进一步改进，陶瓷电容器包括台阶状管式陶瓷绝缘介质，台阶状管式陶瓷绝缘介质由一小圆管与一大圆管一体压铸而成，在台阶状管式陶瓷绝缘介质的内孔壁设有内电极，在台阶状管式陶瓷绝缘介质的外圆壁设有外电极，在小圆管的端头开设有第一环状凹槽，第一环状凹槽与小圆管的空腔相通；和/或在大圆管的端头开设有第二环状凹槽，第二环状凹槽与大圆管的空腔相通。

在本发明中，陶瓷电容器还可以采用不同的产品结构，具体包括陶瓷体、第一外电极及第二外电极，陶瓷体具有第一侧面、第二侧面、第三侧面及第四侧面，第一侧面与第三侧面相对设置，第四侧面与第二侧面相对设置，第一外电极设于第一侧面、第二侧面、第三侧面及第四侧面中的至少一个，第二外电极设于第一侧面、第二侧面、第三侧面及第四侧面中的至少一个，且第一外电极与第二外电极在第一外电极及第二外电极中任一个所在的平面上的正投影不重叠。

在本发明中，陶瓷电容器采用无铅反铁电陶瓷电容器，该无铅反铁电陶瓷电容器包括圆饼形陶瓷电容，圆饼形陶瓷电容的上下两面烧结有银电极层。

圆饼形陶瓷电容器下表面银电极层的直径大于圆饼形陶瓷电容器上表面银电极层的直径，其中，圆饼形陶瓷电容器的直径为10mm、厚度在0.1-0.7mm之间，圆饼形陶瓷电容器的上表面银电极层的直径为4mm，圆饼形陶瓷电容器的下表面银电极层的直径为6mm。

上述技术方案中，圆饼形陶瓷电容器的制作方法如下：