絕緣電介質(zhì)薄膜中空間電荷分布測(cè)量技術(shù)的研究進(jìn)展
發(fā)布時(shí)間：2020-12-25 08:59
絕緣電介質(zhì)薄膜廣泛用作為高壓電氣設(shè)備中的絕緣材料和傳感器件中電介質(zhì)功能材料,如果用在直流高壓應(yīng)用條件下,空間電荷分布是其重要的特性表征。如果用于功能電介質(zhì),空間電荷分布是其功能實(shí)現(xiàn)的決定性因素之一。為此總結(jié)了厚度為數(shù)微米至幾十微米的薄膜電介質(zhì)中空間電荷分布測(cè)量方法的研究進(jìn)展,按照測(cè)量的空間分辨率分別介紹了壓力波法、熱擾動(dòng)法、電聲反射法和基于飛秒脈沖激光器光電測(cè)量方法的測(cè)量原理。比較了這幾種測(cè)量方法的特點(diǎn),討論了影響測(cè)量分辨率的幾個(gè)關(guān)鍵因素:如對(duì)介質(zhì)的擾動(dòng)方式、對(duì)介質(zhì)響應(yīng)信號(hào)的探測(cè)方式以及對(duì)響應(yīng)信號(hào)處理的解卷積方法。壓力波法和熱擾動(dòng)法是其中較為成熟有效的測(cè)量方法,分辨率介于亞微米及數(shù)微米之間,擾動(dòng)方法及信號(hào)監(jiān)測(cè)都相對(duì)容易實(shí)現(xiàn),而熱擾動(dòng)法雖然較容易實(shí)現(xiàn)亞微米分辨率,但數(shù)據(jù)處理較為繁瑣。目前還處于試探階段的電聲反射法的測(cè)量基于網(wǎng)絡(luò)分析儀,具微米級(jí)空間分辨率�；陲w秒脈沖激光器光電測(cè)量法是對(duì)傳統(tǒng)壓力波法或電聲脈沖法的改進(jìn),通過太赫茲窄脈沖擾動(dòng),利用光電方式實(shí)現(xiàn)極高帶寬測(cè)量,能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)十納米級(jí)空間分辨率。
【文章來源】：高電壓技術(shù). 2020年07期 北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】：11 頁(yè)
【部分圖文】：
壓電壓力階躍法PPS測(cè)試線路示意圖[19]
圖1 壓電壓力階躍法PPS測(cè)試線路示意圖[19]熱脈沖法提出的初期，熱脈沖主要采用閃光燈作用于被測(cè)樣品的金屬化表面，熱脈沖經(jīng)由金屬化電極的表面?zhèn)魅虢橘|(zhì)內(nèi)部作為熱擾動(dòng)[11]。閃光燈脈沖寬度為數(shù)十微秒至數(shù)毫秒，激發(fā)的位移電流時(shí)間分辨率差。同時(shí)，方程(1)是Fredholm第1類方程，無解析解，只有數(shù)值解。因?yàn)楫?dāng)時(shí)采取類似于熱階躍法對(duì)以上方程求數(shù)值解，只獲得非常有限的數(shù)個(gè)關(guān)鍵傅里葉參數(shù)，計(jì)算獲得的電場(chǎng)分布空間分辨率很低[22-24]。因此，從實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)處理方式上都不利于獲得高空間分辨率的電荷分布，當(dāng)時(shí)主要以整體的平均電荷重心作為結(jié)果展示形式，并不能精確地描繪出介質(zhì)內(nèi)的空間電荷分布[25]。
熱脈沖法測(cè)量的另一個(gè)必須的工作是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算處理。不同于于壓力波法和電聲脈沖法，由于熱脈沖在薄膜介質(zhì)熱傳導(dǎo)的特性，從熱脈沖法的原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并不能直接看出電荷分布，例如對(duì)9.8μm的雙向拉伸聚丙烯(biaxially oriented poly-propylene,BOPP)施加100 V電壓，可獲得的典型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖5所示，通過計(jì)算上述第1類方程Fredholm獲得式(2)中的電場(chǎng)或電荷分布的解。目前，適用于熱脈沖測(cè)量的數(shù)值解法主要有：尺度變換法、蒙特卡羅法、正則化方法等3種方法。圖4 三維熱脈沖測(cè)量系統(tǒng)示意圖[29]
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]固體絕緣介質(zhì)中空間電荷分布測(cè)量技術(shù)及其在電氣工業(yè)中的應(yīng)用[J]. 張冶文,潘佳萍,鄭飛虎,安振連,楊黎明,朱智恩,俞恩科,張磊. 高電壓技術(shù). 2019(08)
[2]介質(zhì)阻擋放電等離子體處理對(duì)聚酰亞胺表面放電的影響[J]. 張興濤,吳廣寧,楊雁,吳旭輝,雷毅鑫,鐘鑫. 高電壓技術(shù). 2018(09)
[3]基于Monte Carlo的熱脈沖法數(shù)據(jù)分析[J]. 梁銘輝,鄭飛虎,安振連,張冶文. 物理學(xué)報(bào). 2016(07)
[4]聚酰亞胺納米復(fù)合薄膜的耐電暈機(jī)理[J]. 高波,吳廣寧,曹開江,王鵬,羅楊. 高電壓技術(shù). 2013(12)
本文編號(hào)：2937342
【文章來源】：高電壓技術(shù). 2020年07期 北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】：11 頁(yè)
【部分圖文】：
壓電壓力階躍法PPS測(cè)試線路示意圖[19]
圖1 壓電壓力階躍法PPS測(cè)試線路示意圖[19]熱脈沖法提出的初期，熱脈沖主要采用閃光燈作用于被測(cè)樣品的金屬化表面，熱脈沖經(jīng)由金屬化電極的表面?zhèn)魅虢橘|(zhì)內(nèi)部作為熱擾動(dòng)[11]。閃光燈脈沖寬度為數(shù)十微秒至數(shù)毫秒，激發(fā)的位移電流時(shí)間分辨率差。同時(shí)，方程(1)是Fredholm第1類方程，無解析解，只有數(shù)值解。因?yàn)楫?dāng)時(shí)采取類似于熱階躍法對(duì)以上方程求數(shù)值解，只獲得非常有限的數(shù)個(gè)關(guān)鍵傅里葉參數(shù)，計(jì)算獲得的電場(chǎng)分布空間分辨率很低[22-24]。因此，從實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)處理方式上都不利于獲得高空間分辨率的電荷分布，當(dāng)時(shí)主要以整體的平均電荷重心作為結(jié)果展示形式，并不能精確地描繪出介質(zhì)內(nèi)的空間電荷分布[25]。
熱脈沖法測(cè)量的另一個(gè)必須的工作是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算處理。不同于于壓力波法和電聲脈沖法，由于熱脈沖在薄膜介質(zhì)熱傳導(dǎo)的特性，從熱脈沖法的原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并不能直接看出電荷分布，例如對(duì)9.8μm的雙向拉伸聚丙烯(biaxially oriented poly-propylene,BOPP)施加100 V電壓，可獲得的典型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖5所示，通過計(jì)算上述第1類方程Fredholm獲得式(2)中的電場(chǎng)或電荷分布的解。目前，適用于熱脈沖測(cè)量的數(shù)值解法主要有：尺度變換法、蒙特卡羅法、正則化方法等3種方法。圖4 三維熱脈沖測(cè)量系統(tǒng)示意圖[29]
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]固體絕緣介質(zhì)中空間電荷分布測(cè)量技術(shù)及其在電氣工業(yè)中的應(yīng)用[J]. 張冶文,潘佳萍,鄭飛虎,安振連,楊黎明,朱智恩,俞恩科,張磊. 高電壓技術(shù). 2019(08)
[2]介質(zhì)阻擋放電等離子體處理對(duì)聚酰亞胺表面放電的影響[J]. 張興濤,吳廣寧,楊雁,吳旭輝,雷毅鑫,鐘鑫. 高電壓技術(shù). 2018(09)
[3]基于Monte Carlo的熱脈沖法數(shù)據(jù)分析[J]. 梁銘輝,鄭飛虎,安振連,張冶文. 物理學(xué)報(bào). 2016(07)
[4]聚酰亞胺納米復(fù)合薄膜的耐電暈機(jī)理[J]. 高波,吳廣寧,曹開江,王鵬,羅楊. 高電壓技術(shù). 2013(12)
本文編號(hào)：2937342
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