*CN101738546A*
(10)申请公布号 CN 101738546 A(43)申请公布日 2010.06.16
(12)发明专利申请
(21)申请号 200910259411.1(22)申请日 2009.12.18
(71)申请人西安交通大学
地址710049 陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人吴锴 陈曦 王霞 成永红(74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限
公司 11127
代理人任默闻(51)Int.Cl.
G01R 29/12(2006.01)G01R 29/24(2006.01)
权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 8 页
(54)发明名称
一种电声脉冲法空间电荷测量装置、系统及方法(57)摘要
本发明提供了一种电声脉冲法空间电荷测量装置、系统及方法，该装置包括：第一电极，用于与被测绝缘材料试样的一面相接触；第二电极，用于与被测绝缘材料试样的另一面相接触；第一恒温源，用于向第一电极传导温度；第二恒温源，用于向第二电极传导温度；高压直流电源，用于向第一电极传输高压直流电；脉冲发生器，用于向第一电极传送高压脉冲信号；压电传感器，用于检测被测绝缘材料试样受到两电极间的温度梯度场、高压电场和高压电脉冲作用后产生的声信号，并将声信号转换为电信号输出。本发明用以测量温度梯度场下高压直流电力设备绝缘中的空间电荷的分布。CN 101738546 ACN 101738546 A
权 利 要 求 书
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1.一种电声脉冲法空间电荷测量装置，其特征是，所述的装置包括：第一电极，用于与被测绝缘材料试样的一面相接触；第二电极，用于与所述的被测绝缘材料试样的另一面相接触；第一恒温源，用于向所述的第一电极传导温度；第二恒温源，用于向所述的第二电极传导温度；高压直流电源，用于向所述的第一电极传输高压直流电；脉冲发生器，用于向所述的第一电极传送高压脉冲信号；压电传感器，用于检测所述的被测绝缘材料试样受到两电极间的温度梯度场、高压电场和高压电脉冲的作用后产生的声信号，并将所述的声信号转换为电信号输出。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的第一电极包括：液体导入口、液体容纳腔和液体导出口；所述的第二电极包括：液体导入口、液体容纳腔和液体导出口。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征是，所述的第一恒温源为高温恒温循环浴，所述高温恒温循环浴将具有第一恒定温度的液体通过所述第一电极的液体导入口导入所述的液体容纳腔，并通过所述的液体导出口回收；所述的第二恒温源为低温恒温循环浴，所述低温恒温循环浴将具有第二恒定温度的液体通过所述第二电极的液体导入口导入所述的液体容纳腔，并通过所述的液体导出口回收；
所述的第一恒定温度大于等于所述的第二恒定温度。4.根据权利要求2所述的装置，其特征是，所述的第一恒温源为低温恒温循环浴，所述低温恒温循环浴将具有第一恒定温度的液体通过所述第一电极的液体导入口导入所述的液体容纳腔，并通过所述的液体导出口回收；
所述的第二恒温源为高温恒温循环浴，所述高温恒温循环浴将具有第二恒定温度的液体通过所述第二电极的液体导入口导入所述的液体容纳腔，并通过所述的液体导出口回收；
所述的第一恒定温度小于等于所述的第二恒定温度。5.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的装置包括：放大器，用于对所述压电传感器输出的电信号进行放大。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征是，所述的装置包括：微处理器和显示器，所述的微处理器用于对所述放大器放大的电信号进行处理，生成所述被测绝缘材料试样空间电荷测量结果信息，并将所述的结果信息显示在所述的显示器上。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的高压直流电源包括：任意波形发生器，用于对输出的高压直流电压的幅值和极性进行调节。
8.一种电声脉冲法空间电荷测量系统，其特征是，所述的系统包括：第一恒温循环浴、第二恒温循环浴、电声脉冲法空间电荷测量装置、示波器和计算机；其中，所述的电声脉冲法空间电荷测量装置包括：
第一电极，用于与被测绝缘材料试样的一面相接触，并通过双向导管与所述的第一恒温循环浴相连接；
第二电极，用于与所述的被测绝缘材料试样的另一面相接触，并通过双向导管与所述的第二恒温循环浴相连接；
高压直流电源，用于向所述的第一电极传输高压直流电；
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脉冲发生器，用于向所述的第一电极传送高压脉冲信号；压电传感器，用于检测所述的被测绝缘材料试样受到两电极间的温度梯度场、高压电场和高压电脉冲的作用后产生的声信号，并将所述的声信号转换为电信号输出；
放大器，用于对所述压电传感器输出的电信号进行放大；所述的示波器对所述放大器放大的电信号进行记录，所述的计算机对所述放大器放大的电信号进行处理，输出所述被测绝缘材料试样空间电荷测量结果信息。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征是，所述的第一恒温循环浴为高温恒温循环浴，所述的第二恒温循环浴为低温恒温循环浴，所述的第一恒温循环浴输出的温度大于等于所述第二恒温循环浴输出的温度；或
所述的第一恒温循环浴为低温恒温循环浴，所述的第二恒温循环浴为高温恒温循环浴，所述的第一恒温循环浴输出的温度小于等于所述第二恒温循环浴输出的温度。
10.一种电声脉冲法空间电荷测量方法，其特征是，所述的方法包括：将第一电极与被测绝缘材料试样的一面相接触，并向所述的第一电极传导第一恒定温度；
将第二电极与所述的被测绝缘材料试样的另一面相接触，并向所述的第二电极传导第二恒定温度；
对所述的第一恒定温度和第二恒定温度进行调节，使第一恒定温度不等于或等于第二恒定温度；
向所述的第一电极传输高压直流电和高压脉冲信号；对受到两电极间的温度梯度场、高压电场和高压电脉冲作用后的所述被测绝缘材料试样中产生的声信号进行检测，并将所述的声信号转换为电信号输出；
对输出的电信号进行放大；
对放大的电信号进行记录和处理，输出所述被测绝缘材料试样空间电荷测量结果信息。
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说 明 书
一种电声脉冲法空间电荷测量装置、系统及方法
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技术领域
本发明关于绝缘材料内空间电荷分布测量技术，特别是在高压直流电力设备中绝
缘材料工作在内外温差与电场共同作用下的空间电荷分布测量技术，具体的讲是一种电声脉冲法空间电荷测量装置、系统及方法。
[0001]
背景技术
在现有技术中，通常采用电声脉冲法(PEA)对固体电介质材料的空间电荷分布进行测量。但目前该测量技术广泛使用的系统仅能在均一温度下进行测量，对如何针对实际运行中电力设备绝缘存在的温差情况带来不便。[0003] 如图1所示，为现有PEA空间电荷测量装置的结构框图，该PEA空间电荷测量装置100包括：上电极单元101，该上电极单元101包括：铝电极102、环氧树脂103、电容C、电阻R1和金属外壳。高压直流电源105，通过电阻R2与铝电极102相连接。脉冲发生器106，与铝电极102相连接。下电极107，压电传感器108，吸收层109，放大器110，屏蔽箱111，示波器113以及计算机112。
[0004] 在采用PEA空间电荷测量装置100对平板绝缘材料试样104的空间电荷分布进行测量时，启动高压直流电源105发出高压直流电，该高压直流电通过电阻R2的限流保护后施加到铝电极102；启动脉冲发生器106发出高压电脉冲信号，该高压电脉冲信号通过电容C后施加到铝电极102；处于铝电极102和下电极107之间的平板绝缘材料试样104受到两电极间的高压电场极化和高压电脉冲激励后，试样104中质点振动，产生压缩与膨胀波，该振动产生声信号，并以纵波传过试样104、下电极107，到达压电传感器108，并由108检测到该声信号，并将该声信号转换为电信号，该电信号经放大器110放大后传送给示波器113和计算机112，示波器113对接收的信号进行记录，计算机112对接收的信号进行分析、处理，生成可视的空间电荷测量结果。屏蔽箱111对压电传感器108、吸收层109及放大器110进行屏蔽，用于防止外界电磁波干扰。[0005] 然而，在直流电力设备中的绝缘材料工作在内外温差与直流电场共同作用下，且绝缘材料电阻率的温度非线性，因此真实直流设备绝缘中的空间电荷及电场分布可能与常规均一温度下的测量结果有较大的差异，其电场计算也十分复杂，这直接影响着直流超/特高压设备的可靠性。
[0002]
发明内容
本发明实施例提供了一种电声脉冲法空间电荷测量装置、系统及方法，用以测量
温度梯度场下，高压直流电力设备绝缘中的空间电荷分布。[0007] 本发明的目的之一是，提供一种电声脉冲法空间电荷测量装置，该装置包括：第一电极，用于与被测绝缘材料试样的一面相接触；第二电极，用于与被测绝缘材料试样的另一面相接触；第一恒温源，用于向第一电极传导温度；第二恒温源，用于向第二电极传导温度；高压直流电源，用于向第一电极传输高压直流电；脉冲发生器，用于向第一电极传送高
[0006]
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说 明 书
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压脉冲信号；压电传感器，用于检测被测绝缘材料试样受到两电极间的温度梯度场、高压电场和高压电脉冲作用后产生的声信号，并将声信号转换为电信号输出。[0008] 本发明的目的之一是，提供一种电声脉冲法空间电荷测量系统，该系统包括：第一恒温循环浴、第二恒温循环浴、电声脉冲法空间电荷测量装置、示波器和计算机；其中，电声脉冲法空间电荷测量装置包括：第一电极，用于与被测绝缘材料试样的一面相接触，并通过双向导管与第一恒温循环浴相连接；第二电极，用于与被测绝缘材料试样的另一面相接触，并通过双向导管与第二恒温循环浴相连接；高压直流电源，用于向第一电极传输高压直流电；脉冲发生器，用于向第一电极传送高压脉冲信号；压电传感器，用于检测被测绝缘材料试样受到两电极间的温度梯度场、高压电场和高压电脉冲的作用后产生的声信号，并将声信号转换为电信号输出；放大器，用于对压电传感器输出的电信号进行放大；示波器对放大器放大的电信号进行记录，计算机对放大器放大的电信号进行处理，输出被测绝缘材料试样空间电荷测量结果信息。[0009] 本发明的目的之一是，提供一种电声脉冲法空间电荷测量方法，该方法包括：将第一电极与被测绝缘材料试样的一面相接触，并向第一电极传导第一恒定温度；将第二电极与被测绝缘材料试样的另一面相接触，并向第二电极传导第二恒定温度；对第一恒定温度和第二恒定温度进行调节，使第一恒定温度不等于或等于第二恒定温度；向第一电极传输高压直流电和高压脉冲信号；对受到两电极间的温度梯度场、高压电场和高压电脉冲作用后的所述被测绝缘材料试样中产生的声信号进行检测，并将所述的声信号转换为电信号输出；对输出的电信号进行放大；对放大的电信号进行记录和处理，输出被测绝缘材料试样空间电荷测量结果信息。
[0010] 本发明的有益效果在于，通过采用温度梯度测量的空间电荷测量设备，实现温度梯度场、高压电场和高压电脉冲共同作用下的绝缘材料中空间电荷分布的测量。温度梯度分别通过高、低温循环浴控制所夹被测绝缘材料试样的上下电极表面温度来实现。通过本发明，利用绝缘性的液体恒温循环以保持电极温度，可以研究绝缘材料在不同温度梯度下、不同电场强度作用下的空间电荷分布和传输机理，为采取措施消除电力设备绝缘中存在的空间电荷效应提供试验和理论研究依据。
附图说明
[0011] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012] [0013] [0014] [0015] [0016] [0017] [0018]
图1为现有技术中电声脉冲法(PEA)空间电荷测量装置的结构框图；图2为本发明实施例1的电声脉冲法空间电荷测量装置的结构框图；图3为本发明实施例2的电声脉冲法空间电荷测量系统的结构框图；图4为本发明实施例2的PEA电极装置的结构框图；图5为本发明实施例的上电极结构图；图6为本发明实施例的下电极结构图；
图7为本发明实施例3的电声脉冲法空间电荷测量系统的结构框图；
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图8为本发明实施例3的电压极性反转电压调节过程示意图；
[0020] 图9为本发明实施例4的电声脉冲法空间电荷测量工作流程图；[0021] 图10为本发明实施例4的电声脉冲法空间电荷测量系统示意图；[0022] 图11为本发明实施例的上电极结构图。
具体实施方式
[0023] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0024] 实施例1
[0025] 如图2所示，为本发明实施例的电声脉冲法空间电荷测量装置的结构框图，该电声脉冲法空间电荷测量装置200包括：上电极单元201(可视为第一电极)，该上电极单元201包括：铝电极202、环氧树脂203、电容C、电阻R1和金属外壳。高压直流电源205，通过电阻R2与铝电极202相连接。脉冲发生器206，与铝电极202相连接。下电极207(可视为第二电极)，与下电极207相连的压电传感器208；高温恒温循环浴214(可视为第一恒温源)，通过双导管与上电极单元201相连接；低温恒温循环浴215(可视为第二恒温源)，通过双导管与下电极单元207相连接。[0026] 第一电极的结构可以参见图5。如图5所示，电极500包括：液体504、导入管501、液体容纳腔503和液体导出管502。液体504可以是油，液体导入管501和液体导出管502与高温恒温循环浴连接，高温恒温循环浴将高温油通过液体导入管501导入液体容纳腔503，并通过液体导出管回收，油在液体导入管501、液体容纳腔503和液体导出管502内循环，使电极500产生高温恒温。电极500可以是铝质材料制成的圆柱体中空电极。在第一电极的另一实施例中，第一电极的结构可以参见图11。如图11所示，第一电极包括：电极柱1101，环形中空的储液容器1102，环形中空的储液容器1102具有液体入口1103和液体出口1104，环形中空的储液容器1102套在电极柱1101上。液体入口1103和液体出口1104与高温恒温循环浴连接，高温恒温循环浴将高温油1105通过液体入口1103导入环形中空的储液容器1102，并通过液体出口1104回收，油1105在液体入口1103、储液容器1102和液体出口1104内循环，使电极柱1101产生高温恒温。电极柱1101可以是铝质材料制成的圆柱体电极。
[0027] 第二电极的结构可以参见图6。如图6所示，电极600包括：液体604、导入管601、液体容纳腔603和液体导出管602。液体604可以是水，液体导入管601和液体导出管602与低温恒温循环浴连接，低温恒温循环浴将低温水通过液体导入管601导入液体容纳腔603，并通过液体导出管回收，水在液体导入管601、液体容纳腔603和液体导出管602内循环。使电极600产生低温恒温。电极600可以是铝质材料制成的矩形板状中空电极。[0028] 在采用电声脉冲法空间电荷测量装置200对平板绝缘材料试样204的空间电荷分布进行测量时，启动高压直流电源205发出高压直流电，该高压直流电通过电阻R2的限流保护后施加到铝电极202；启动脉冲发生器206发出高压电脉冲信号，该高压电脉冲信号通过电容C后施加到铝电极202；启动高温恒温循环浴，将高温油通过液体导入管导入铝电
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极202的液体容腔内，并通过液体导出管回收。使铝电极202产生高温恒温。启动低温恒温循环浴将低温水通过液体导入管导入下电极207的液体容纳腔内，并通过液体导出管回收，使下电极207产生低温恒温。处于铝电极202和下电极207之间的平板绝缘材料试样204受到两电极间的温度梯度场、高压电场和高压电脉冲的作用后，试样204中的空间电荷会产生微小的位移，该位移产生声信号；压电传感器208检测到该声信号，并将该声信号转换为电信号输出。
[0029] 如图2所示，压电传感器208输出的电信号可经放大器211放大后传送给微处理器212，微处理器212对接收的信号进行分析、处理，生成可视的空间电荷测量结果显示在显示器213上。可采用屏蔽箱210对压电传感器208、吸收层209及放大器211进行屏蔽防止外界电磁波干扰。
[0030] 在本实施例中，也可将高温恒温浴与下电极相连接，向下电极传导高温；并将低温恒温浴与上电极相连接，向上电极传导低温。然后进行温度梯度场和高压电场共同作用下的绝缘材料中空间电荷分布的测量。[0031] 在本实施例中，也可对高温恒温浴和低温恒温浴的温度进行调节，使传导给上电极的温度等于传导给下电极的温度。然后进行均一温度场和高压电场共同作用下的绝缘材料中空间电荷分布的测量。
[0032] 本发明实施例通过采用温度梯度测量的空间电荷测量设备，实现温度梯度场、高压电场和高压电脉冲共同作用下的绝缘材料中空间电荷分布的测量。温度梯度分别通过高、低温循环浴控制所夹被测绝缘材料试样的上下电极表面温度来实现，并利用绝缘性的液体恒温循环以保持电极温度。[0033] 实施例2
[0034] 如图3所示，本发明实施例为电声脉冲法空间电荷测量系统300，电声脉冲法空间电荷测量系统300包括：高温恒温源306、低温恒温源307、PEA电极装置301、高压直流电源302、脉冲发生器303、示波器304和计算机305；其中，PEA电极装置301包括(如图4所示)：上电极单元401(其中包括第一电极)，与被测绝缘材料试样的一面相接触，并通过双向导管与高温恒温源306相连接；下电极单元402(可视为第二电极)，与被测绝缘材料试样的另一面相接触，并通过双向导管与低温恒温源307相连接；高压直流电源302向第一电极传输高压直流电；脉冲发生器303向第一电极传送高压脉冲信号；压电传感器403用于检测被测绝缘材料试样受到两电极间的温度梯度场、高压电场和高压电脉冲的作用后产生的声信号，并将声信号转换为电信号输出。放大器404对压电传感器输出的电信号进行放大；示波器304对放大器404放大的电信号进行记录，计算机305对放大器放大的电信号进行处理，输出被测绝缘材料试样空间电荷测量结果信息。高温恒温源306可以是高温恒温循环油浴，低温恒温源307可以是低温恒温循环水浴。[0035] 在本实施例中，也可将高温恒温油浴与下电极相连接，向下电极传导高温；并将低温恒温水浴与上电极相连接，向上电极传导低温。然后进行温度梯度场和高压电场共同作用下的绝缘材料中空间电荷分布的测量。[0036] 在本实施例中，也可对高温恒温油浴和低温恒温水浴的温度进行调节，使传导给上电极的温度等于传导给下电极的温度。然后进行均一温度场和高压电场共同作用下的绝缘材料中空间电荷分布的测量。
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本发明实施例通过采用温度梯度测量的空间电荷测量系统，实现温度梯度场、高
压电场和高压电脉冲共同作用下的绝缘材料中空间电荷分布的测量。温度梯度分别通过高、低温循环浴控制所夹被测绝缘材料试样的上下电极表面温度来实现，并利用绝缘性的液体恒温循环以保持电极温度。[0038] 实施例3
[0039] 如图7所示，本发明实施例为电声脉冲法空间电荷测量系统700，电声脉冲法空间电荷测量系统700包括：高温恒温源706、低温恒温源707、PEA电极装置701、高压直流电源702、脉冲发生器703、示波器704和计算机705；其中，PEA电极装置701包括上电极单元(其中包括第一电极)，与被测绝缘材料试样的一面相接触，并通过双向导管与高温恒温源706相连接；下电极单元(可视为第二电极)，与被测绝缘材料试样的另一面相接触，并通过双向导管与低温恒温源707相连接；高压直流电源702向第一电极传输高压直流电；脉冲发生器703向第一电极传送高压脉冲信号；压电传感器用于检测被测绝缘材料试样受到两电极间的温度梯度场、高压电场和高压电脉冲的作用后产生的声信号，并将声信号转换为电信号输出。放大器对压电传感器输出的电信号进行放大；示波器704对放大器放大的电信号进行记录，计算机705对放大器放大的电信号进行处理，输出被测绝缘材料试样空间电荷测量结果信息。高温恒温源706可以是高温恒温循环油浴，低温恒温源707可以是低温恒温循环水浴。
高压直流电源702包括：任意波形发生器7022和高压电源放大器7021，任意波
形发生器7022可以采用RIGOL任意波形发生器(100MHz)，高压电源放大器7021可以采用TREK公司高压电源放大器(30/20A)，通过任意波形发生器7022和高压电源放大器7021实现电压极性在不同反转时间下的空间电荷测量，其最高输出电压是±30kV。首先通过任意波形发生器7022自带软件将所编辑好的波形存储在其缓存中，然后通过高压电源放大器7021将已存储的波形进行放大之后作用在电声脉冲法空间电荷测量系统701上，具体步骤如下(如图8所示为从+U0到-U0，同样适用于从-U0到+U0)：[0041] 1)在某一温度梯度或均一温度下，对试样施加正高压+U0，并保持一段时间，直至电荷分布达到稳定状态；如图8中AB段。
[0042] 2)通过调节任意波形发生器的波形改变BC的斜率，并由高压电源放大器输出，可以实现由+U0经过不同时间反转到-U0(如图8中BC段)，并作用试验所需时间(如图8中CD段)。
[0043] 利用上述步骤，不仅可以方便的测量不同温度梯度场下各个时间段下的空间电荷分布，而且还可以根据要求调节电压反转时间，实现不同温度梯度不同电压极性反转时间下的空间电荷测量。并利用绝缘性的液体恒温循环以保持电极温度。[0044] 实施例4
[0045] 如图9所示，本发明实施的电声脉冲法空间电荷测量方法包括以下步骤：将第一电极与被测绝缘材料试样的一面相接触，并向所述的第一电极传导第一恒定温度(步骤S801)；将第二电极与被测绝缘材料试样的另一面相接触，并向第二电极传导第二恒定温度(步骤S802)；对第一恒定温度和第二恒定温度进行调节，使第一恒定温度不等于或等于第二恒定温度(步骤S803)；向第一电极传输高压直流电和高压脉冲信号(步骤S804)；对受到两电极间的温度梯度场、高压电场和高压电脉冲作用后的被测绝缘材料试样中产生的声
[0040]
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信号进行检测，并将声信号转换为电信号输出(步骤S805)；对输出的电信号进行放大(步骤S806)；对放大的电信号进行记录和处理，输出被测绝缘材料试样空间电荷测量结果信息(步骤S807)。
[0046] 可通过如图10所示的装置，来实现上述电声脉冲法空间电荷测量方法的测量步骤。其中，通过设计中空的上、下电极实现被测试样上下表面不同的温度差，产生不同的温度梯度场，同时对试样施加直流电场，从而实现在高温度梯度场和高电场协同作用下的绝缘材料的空间电荷测试。
[0047] 在如图10所示的装置中，上电极单元主要由环氧树脂9011将电阻、电容和上电极9012封固于一不锈钢圆柱外壳901内，同时不锈钢圆柱外壳901与下电极902共地，R1＝2MΩ，R2＝50Ω，分别用于防止绝缘材料试样903击穿时较大电流对设备的损坏以及为传输脉冲信号的电缆终端匹配电阻防止高频脉冲信号的反射，高压脉冲输入侧耦合电容C＝500pF，用于隔断直流高压进入到脉冲发生器回路。
[0048] 上电极单元支架911用于固定上电极单元的不锈钢圆柱外壳901、绝缘材料试样903和下电极902，并使之紧密接触；导油管906为橡胶管，用于实现从高温恒温循环浴与上电极单元中的油循环，可采用硅油进行循环。高温恒温循环浴的温度范围可为0～200℃(可调节的第一恒温温度)，功率为15L/min，通过对油浴调节温度来实现上电极表面的高温效应。
[0049] 上电极9012为了确保油浴正常循环保证上电极温度，中空的上电极采用金属铝。上电极单元901可通过一半导电层与绝缘材料试样903紧密接触，用以削除界面由于阻抗不匹配造成的压力波衰减现象，采用剥离的电缆外半导电层。绝缘材料试样903，可选用直径约90mm，厚度0.5～1mm的平板绝缘材料。下电极902可采用中空的铝板材料，利用低温恒温循环浴与下电极902进行水浴循环，实现下电极902的低温温度。导水管907为橡胶管，用于实现从低温恒温循环浴与下电极单元中的水循环。低温恒温循环浴的温度范围可为0～100℃(可调节的第二恒温温度)，功率为15L/min，通过对水浴调节温度来实现下电极表面的低温效应。
[0050] 第一恒温温度和第二恒温温度可以被调节为：第一恒温温度＞第二恒温温度；或第一恒温温度＝第二恒温温度；或第一恒温温度＜第二恒温温度。[0051] 传感器单元908，主要包括压电传感器和吸收层，选用厚度为30μm的LiNiO3压电传感器，将与绝缘材料试样903中电荷密度成正比的压力波转换为电信号。为了防止压力波通过压电传感器后由于声阻抗不匹配对输出波形的影响，选用与LiNiO3声阻抗相同的不具有压电效应的材料做吸收层，同时压电传感器、下部电极及吸收层均紧密接触。[0052] 放大器909，选用高性能低噪声放大器对输出信号进行放大，采用Amplifier：MITEQ公司生产的AU-1332型号，带宽0.01～500MHz，放大倍数47dB。屏蔽箱910，为防止外界电磁场干扰，选用屏蔽性能较好的黄铜材料做屏蔽箱。[0053] 高压直流电源904，输出直流电压0～+60kV；具有过压，过电流自动保护功能。另外为了模拟实际高压直流输电运行条件下的电压极性反转情况，特采用任意波形发生器和放大器装置，实现不同的电压极性反转时间下的空间电荷测量。[0054] 脉冲发生器905，脉宽2～25ns，幅值250V～1kV，脉冲工作频率150Hz。[0055] 单一电压极性下空间电荷的测量方法包括：1)打开高温恒温循环浴和低温恒温
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循环浴，设置试验中所需要的温度；2)待高温恒温循环浴和低温恒温循环浴达到所需要的温度后，分别用导管连接上电极单元和下电极，进行独立的油浴加热和水浴冷却；3)待上电极表面和下电极表面温度稳定后，放好待测试样，安装固定电极单元；4)利用高压直流发生器施加直流电场，实现温度梯度场与电场协同作用下的绝缘材料中的空间电荷测量，由示波器实时显示数据波形，PC与示波器通信采集原始数据，最后完成原始数据的处理。[0056] 电压极性翻转下的空间电荷的测量方法特点在于：采用RIGOL任意波形发生器(100MHz)和TREK公司高压电源放大器(30/20A)实现电压极性在不同反转时间下的空间电荷测量。其最高输出电压是±30kV。首先通过任意波形发生器自带软件将所编辑好的波形存储在其缓存中，然后通过高压电源放大器将已存储的波形进行放大之后作用在PEA电极系统上。其步骤包括：1)在某一温度梯度或均一温度下(如单一电压极性下空间电荷测量方法步骤1)2)3))，对试样施加高压正/负直流电压U0，并保持一段时间，直至电荷分布达到稳定状态；2)通过调节任意波形发生器的波形改变BC的斜率，并由高压电源放大器输出，可以实现由正/负直流电压U0经过不同时间反转到负/正直流电压U0，并作用试验所需时间。
[0057] 在本实施例中，也可将高温恒温油浴与下电极相连接，向下电极传导高温；并将低温恒温水浴与上电极相连接，向上电极传导低温。然后进行温度梯度场和高压电场共同作用下的绝缘材料中空间电荷分布的测量。
在本实施例中，也可对高温恒温油浴和低温恒温水浴的温度进行调节，使传导给
上电极的温度等于传导给下电极的温度。然后进行均一温度场和高压电场共同作用下的绝缘材料中空间电荷分布的测量。[0059] 利用本实施例的方法，不仅可以方便的测量不同温度梯度下各个时间段下的空间电荷分布，而且还可以根据要求调节电压反转时间，实现不同温度梯度不同电压极性反转时间下的空间电荷测量。并利用绝缘性的液体恒温循环以保持电极温度。
[0060] 本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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