基于电声脉冲法的空间电荷直接测量仪的研制.docx

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1、第29卷第10期仪器仪表学报Vol_29No．102008年10月ChineseJournalofScientificInstrument0ct．2OHD8：{：基于电声脉冲法的空间电荷直接测量仪的研制周凯，吴广宁，刘君，何景彦，张涛。(1西南交通大学电气工程学院成都6100312西华大学电气信息学院成都610016)摘要：研制了基于电声脉冲法(PEA)直接测量聚合物中空间电荷分布的测试装置。首先分析了普通电声脉冲法测量空间电荷的原理和测试系统传递函数，得到了一种基于测试系统传递函数倒数的陡脉冲输入波形，以消除南系统硬件带宽限制而引起的过冲；根据一种线脉冲

2、发生器原理研制的脉冲发生器能产生脉宽8ns的陡脉冲。通过对压电传感器引出线的特殊设计，减少了因接触气隙而导致的声脉冲色散。最后通过对测试系统的实验和标定，表明该装置能有效去除过冲，并得到样本巾的实际电荷密度值，并以此装置文测了聚酰亚胺膜中空间电荷的分布。关键词：电声脉冲法；空间电荷；陡脉冲；压电传感器中图分类号：TM933．23文献标识码：A国家标准学科分类代码：470．40DevelopmentofspacechargedirectmeasurementdeviceforpolymerinsulationbasedonPEAZhouKai，WuGuang

3、ning，LiuJun，HeJingyan，ZhangTao(，SchoolofElevtricalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China2SchoolofElectricalInformation，XihnaUniversity，Chengdu610016，China)Abstract：Adevicebasedonpulseelectro—acousticmethod(PEA)wasdevelopedinordertodirectlymeasurethedistributio

4、nofthespacechargeinpolymer．AccordingtothemeasurementprincipleofPEAandtransferfunctionofthetestsystem，aspecialsteeppulsewaveformwasobtainedtoeliminatetheovershootpeakcausedbythebandwidthrestrictionofthemeasurementsystem．Also，thenewpulsegeneratorbasedonalinepulserwasdevelopedtogener

5、—atethepulsewaveformwithpulsewidthof8ns．Furthermore，specialleadwiresofthepiezoelectricsensorwereusedtoavoidthedispersionoftheacousticwavecausedbythecontactairgap．Experimentalresultsandcalibrationofthetestsystemindicatethatthedevicecaneliminateovershootandobtainthedensitydistributi

6、onofspacecharge．Thesystemwasusedsuccessivelytoperformthemeasurementofspacechargedistributioninpolyimidefilm．Keywords：pulseelectro—acoustic(PEA)method；spacecharge；steeppulse；piezoelectricsensor年代由日本武藏工业大学的高田达雄教授提出。它1引言的基本原理是对绝缘介质施加脉冲电场，在介质中电场突变处或集有空间电荷处产生瞬态电机械应力，发出压空间电荷与聚合物中陷阱或缺陷的密

7、切关系近年来得到国内外研究者的广泛关注。引，聚合物中空间电荷的测量技术是开展空间电荷研究的基础。电声脉冲法是目前国际上较为流行的空间电荷测量技术，于20世纪80收稿日期：20074)8ReceivedDate：20074)8力波。用压电换能器接收压力波信号并转化成电压信号，通过对该电压信号进行分析就可得出空间电荷密度分布。但由于测试系统中压电传感器和其他电子设备频率{基金项目：国家自然科学基金(50377035)、高等学校博士学科重点专项科研基金(20050613008)资助项目第10期周凯等：基于电声脉冲法的空间电荷直接测量仪的研制2l11响应局限性可

8、能导致截波，导致输出的压力波信号存在固有畸变，即波形的“过冲”现象