空间电荷测试系统原理与应用
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2025-12-29 10:38:40
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空间电荷的积聚是导致绝缘材料老化和击穿的主要因素。在高压直流电场作用下，电介质内部可能形成空间电荷分布，引起局部电场畸变，降低绝缘性能。有效测量空间电荷分布对评估材料特性和设备可靠性至关重要。
一、空间电荷基本概念
空间电荷指停留在电介质内部局部区域的净电荷。这些电荷可能由载流子注入、离子迁移或界面电荷积累形成。空间电荷的存在会改变介质内部电场分布，当局部电场超过材料耐受强度时，将引发绝缘失效。
二、测试原理与方法
脉冲电声法是当前广泛应用的空间电荷测量技术。该方法基于以下原理：当纳秒级高压脉冲施加于被测样品时，空间电荷受到电场力作用产生机械振动，振动以声波形式传播。压电传感器接收声波信号，通过信号处理反演出电荷分布。
三、主要技术指标
1.温度范围：RT~110℃
2.空间分辨率（纵向）：＜10μm
3.直流源：
1）输出电压：0~±20kV
2）输出电流：3mA
3）可编程控制
4.脉冲电源：
1）输出电压：0~1kV
2）脉宽：5ns~200ns
3）脉冲重复频率可达≥30kHz
四、主要应用领域
测试交联聚乙烯等电缆绝缘材料在直流电场下的电荷积聚特性，为电缆设计和寿命评估提供数据。
分析聚丙烯薄膜等介质材料的电荷存储与释放特性，优化电容器性能。
评估设备在特殊环境下绝缘材料的空间电荷特性。
新型绝缘材料的电荷输运机制研究，材料改性效果评价。
空间电荷测量系统
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