CN101329384A - 火花塞绝缘体的测试方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种火花塞绝缘体的测试方法和设备。该测试方法用于检测火花塞绝缘体中是否存在缺陷，该测试方法包括基准电压确定处理、测试区域确定处理、测试电压确定处理和电流检测处理。在基准电压确定处理中，确定基准电压V_F。在测试区域确定处理和测试电压确定处理中，确定测试区域和测试电压，以使得当基准绝缘体位于第一测试电极与第二测试电极之间的适当位置时基于与火花塞绝缘体相同的材料、形状和大小的基准绝缘体而没有发生闪络。在电流检测步骤中，在第一测试电极与第二测试电极之间施加测试电压以检测第一测试电极与第二测试电极之间的电流。

Description

火花塞绝缘体的测试方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于测试火花塞绝缘体中是否存在缺陷的方法和设备。

背景技术

下文中，术语“前部”是指当将绝缘体安装在火花塞内时相对于绝缘体的轴(纵)向的放电侧，术语“后部”是指与前侧相对的一侧。

火花塞包括绝缘体、布置在绝缘体的轴向通孔中的中心电极、绕绝缘体的外周布置的金属壳和附加在金属壳前端的接地电极以限定中心电极与接地电极之间的放电间隙。通过向中心电极施加高电压，在中心电极与接地电极之间的放电间隙内发生火花放电。然而，在绝缘体中存在例如针孔等的缺陷时，存在由于穿过绝缘体中的缺陷的放电泄漏而没有适当地发生火花放电的可能性。因此在实际使用绝缘体之前需要测试在绝缘体中是否存在这种缺陷。

日本专利申请2550790提出了一种用于通过将第一测试电极置于陶瓷绝缘体的轴向通孔中和将第二测试电极置于陶瓷绝缘体的外周侧上并在第一测试电极与第二测试电极之间施加电位差来测试陶瓷绝缘体中是否存在缺陷的方法。在发生所谓的火花放电发生于测试电极之间并穿过陶瓷绝缘体的轴向通孔的开口的闪络(flashover)现象时，判断为陶瓷绝缘体中不存在缺陷。另一方面，当火花放电发生于测试电极之间而由于穿过陶瓷绝缘体中的缺陷的放电泄漏导致火花放电没有穿过陶瓷绝缘体的轴向通孔的开口时，判断为在陶瓷绝缘体中存在缺陷。

在上文提出的绝缘体测试方法中，通过在测试电极之间施加较大的电位差，可能发生穿过绝缘体中的缺陷的放电。即，为了提高测试精度，增加测试电极之间的电位差是有效的。然而，当测试电极之间的电位差达到或超过闪络电压时，发生闪络。上述常规绝缘体测试方法中，对于仅可以通过增加测试电极之间的电位差实现的测试精度提高，存在一定的限度。

日本特开2004-108817号公报提出了在密闭容器内在高压条件下进行关于陶瓷绝缘体的缺陷检测测试。由于高压条件导致闪络电压增大，因此在高压条件下，可以在不造成闪络现象的情况下，为了测试精度提高而将测试电极之间的电位差增加到更高值。

发明内容

然而，所提出的高压测试方法需要诸如高压空气供给装置和耐压容器等的附加的主要装备以及耗时费力的压力控制操作，来创建用于缺陷检测测试的高压条件，并在缺陷检测测试后恢复用于移除/替换绝缘体的正常压力条件。这造成装备成本的增加和生产率的劣化。

因此，本发明的目的在于提供一种用于以提高的精度且不造成成本增加以及生产率劣化来测试火花塞绝缘体中是否存在缺陷的方法。

根据本发明的一个方面，提供一种用于圆柱形火花塞绝缘体的测试方法，所述测试方法包括以下步骤：提供具有杆形或者柱形的第一测试电极、第二测试电极以及由与所述火花塞绝缘体相同的材料形成的且具有与所述火花塞绝缘体相同的形状和大小的基准绝缘体；当所述第一测试电极与所述第二测试电极的位置以在所述第一测试电极与所述第二测试电极之间保留的用于放置所述火花塞绝缘体的预定空间而彼此分开时，将基准电压确定为高于或等于所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的短路电压；测试区域确定步骤，当所述第一测试电极处于所述基准绝缘体的轴向孔中与要测试的所述火花塞绝缘体的给定部分相对应的位置时，在所述第一测试电极与所述第二测试电极之间施加所述基准电压的情况下，确定可以在不发生闪络的情况下沿着所述基准绝缘体的外周侧移动所述第二测试电极的测试区域；测试电压确定步骤，当所述第一测试电极处于所述基准绝缘体的所述轴向孔中的所述位置并且所述第二测试电极在所述基准绝缘体的所述外周侧上的所述测试区域内时，将测试电压确定为比所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的所述基准绝缘体的闪络电压低的最大值；通过将所述第一测试电极插入到所述火花塞绝缘体的轴向孔中并将所述第二测试电极配置在所述火花塞绝缘体的外周侧上，来将所述火花塞绝缘体放置于所述第一测试电极与所述第二测试电极之间；在所述放置之后，在将所述第一测试电极固定在相对于所述火花塞绝缘体的适当位置并沿着所述火花塞绝缘体的所述外周侧将所述第二测试电极移动到所述测试区域内的任意位置时，在所述第一测试电极与所述第二测试电极之间施加所述测试电压的情况下，检测所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的电流；以及基于所检测到的所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的所述电流，来判断在所述火花塞绝缘体中是否存在缺陷。

根据本发明的另一方面，提供一种用于圆柱形火花塞绝缘体的测试设备，所述测试设备包括：具有杆形或者柱形的第一测试电极；第二测试电极；由与所述火花塞绝缘体相同的材料形成的且具有与所述火花塞绝缘体相同的形状和大小的基准绝缘体；能够测量所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的电流的电流表；能够在所述第一测试电极与所述第二测试电极之间施加电压的电源；以及控制单元，其用于：当所述第一测试电极与所述第二测试电极的位置以在所述第一测试电极与所述第二测试电极之间保留的用于放置所述火花塞绝缘体的预定空间而彼此分开时，将基准电压确定为高于或等于所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的短路电压；当所述第一测试电极处于所述基准绝缘体的轴向孔中与要测试的所述火花塞绝缘体的给定部分相对应的位置时，在所述第一测试电极与所述第二测试电极之间施加所述基准电压的情况下，确定可以在不发生闪络的情况下沿着所述基准绝缘体的外周侧移动所述第二测试电极的测试区域；当所述第一测试电极处于所述基准绝缘体的所述轴向孔中的所述位置并且所述第二测试电极在所述基准绝缘体的所述外周侧上的所述测试区域内时，将测试电压确定为比所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的所述基准绝缘体的闪络电压低的最大值；使所述电源在所述第一测试电极与所述第二测试电极之间施加所述测试电压；当将所述第一测试电极固定在所述火花塞绝缘体的轴向孔中的适当位置并且将所述第二测试电极配置在所述火花塞绝缘体的所述外周侧上的所述测试区域内的任意位置时，在所述第一测试电极与所述第二测试电极之间施加所述测试电压的情况下，从所述电流表读取所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的所述电流；以及基于所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的所述电流，来判断所述火花塞绝缘体中是否存在缺陷。

通过下面的说明，本发明的其它目的和特征变得可理解。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的用于火花塞绝缘体的测试设备的示意性剖视图。

图2是根据本发明第一实施例的测试设备的电极单元的剖视图。

图3是根据本发明第一实施例的测试设备的绝缘体缺陷检测测试程序的流程图。

图4是根据本发明第一实施例的测试设备的电极单元的前部的放大剖视图。

图5是根据本发明第二实施例的用于火花塞绝缘体的测试设备的示意性剖视图。

图6是根据本发明第二实施例的测试设备的电极单元的剖视图。

图7是根据本发明第二实施例的测试设备的电极单元的后部的放大剖视图。

图8是根据本发明第三实施例的用于火花塞绝缘体的测试设备的示意性剖视图。

图9是根据本发明第四实施例的用于火花塞绝缘体的测试设备的示意性剖视图。

图10是根据本发明第五实施例的用于火花塞绝缘体的测试设备的示意性剖视图。

图11是根据本发明第六实施例的绝缘体缺陷检测测试程序的测试电压确定处理的流程图。

具体实施方式

以下通过下面的实施例的方式来说明本发明，其中通过相同的附图标记表示相同的部件和部分以避免其重复说明。

第一实施例

第一实施例是指一种用于通过测试设备1来测试陶瓷绝缘体11中是否存在缺陷的方法。将用于火花塞的陶瓷绝缘体11设计为具有如图1所示的轴向通孔12的例如氧化铝等陶瓷材料的圆柱形模制烧结件。在陶瓷绝缘体11的轴向通孔12上形成阶状表面13以便在其上保持火花塞的中心电极。在第一实施例中，陶瓷绝缘体11具有在其轴向上厚度变化的形状并且限定火花塞的轮廓部分。(下文中，作为测试样品的陶瓷绝缘体11有时可能被称作样品绝缘体。)

如图1和图2所示，测试设备1包括第一测试电极2、第二测试电极3、基准绝缘体5、电流表50、直流电源51和控制单元52。

第一测试电极2由导电金属材料形成为杆形或柱形。第一测试电极2在其整个长度上不必具有统一的直径，只要可以将第一测试电极2插入到陶瓷绝缘体11的轴向通孔12中即可。例如，第一测试电极2的外周表面可能是阶状和/或第一测试电极2可能沿着其轴向在直径上发生变化。在第一实施例中，第一测试电极2包括在其前侧上的小直径部分6、在其后侧上的大直径部分7以及在小直径部分6与大直径部分7之间的阶状表面8。此外，第一测试电极2接地。

第二测试电极3由导电材料形成为板状。在第二测试电极3中与第一测试电极2相对应的位置形成通孔4，从而能够通过第二测试电极3的孔4将陶瓷绝缘体11与第一测试电极2一起插入。支承第二测试电极3以便使其可以沿着陶瓷绝缘体11的外周侧轴向地移动。

电流表50电连接到第一测试电极2以测量第一测试电极2与第二测试电极3之间的电流Ik。

电源51电连接到第二测试电极3以在第一测试电极2与第二测试电极3之间形成电位差。

基准绝缘体5由与样品绝缘体11相同的材料形成为与样品绝缘体11相同的大小和形状，因此具有带阶状表面14的轴向通孔。在此，独立于样品绝缘体11准备了基准绝缘体5，并且将基准绝缘体5预先判断为用作以下将说明的缺陷检测测试中的基准模型的无缺陷的合格产品。

控制单元52执行测试程序，以通过控制电流表50和电源51对陶瓷绝缘体11的给定部分进行缺陷检测测试。在第一实施例中，如图3所示，缺陷检测测试程序经过基准电压确定处理、测试区域确定处理、测试电压确定处理、电流检测处理和判断处理。

在步骤S1，首先执行基准电压确定处理以确定在随后的测试区域确定处理中要施加到第二测试电极3的基准电压V_L(kV)。

如图2所示，当第一测试电极2和第二测试电极3的位置以在它们之间保留的用于放置样品绝缘体11(基准绝缘体5)的预定空间而彼此分开时，将基准电压V_L确定为等于所谓的在第一测试电极2与第二测试电极3之间出现短路的“短路电压”(例如，5kV)。可以通过向短路电压相加给定余量来可选地将基准电压V_L设置为高于短路电压的电压值(例如，10kV)。

在基准电压确定处理之后和测试区域确定处理之前，如图1所示，可以通过将第一测试电极2插入到基准绝缘体5的轴向通孔中以使阶状表面8和14彼此啮合、并将第二测试电极3设置于基准绝缘体5的外周侧上，来实际地将基准绝缘体5放置于第一测试电极2和第二测试电极3之间的位置。这样，相对于基准绝缘体5来固定第一测试电极2的位置，以便与要测试的样品绝缘体11的部分整体相对应并且遍布其上。

在步骤S2，执行测试区域确定处理以确定测试区域，在测试区域中，在不发生闪络的情况下可沿着基准绝缘体5的外周轴向移动第二测试电极3，即，在测试区域中，在稍后的电流检测处理中将沿着样品绝缘体11的外周轴向移动第二测试电极3。在本说明书中，将闪络定义为火花放电发生于第一测试电极2与第二测试电极3之间且穿过样品绝缘体11的轴向通孔12的开口或基准绝缘体5的轴向通孔的开口并泄漏的现象。

在第一实施例中，当将第一测试电极2保持在基准绝缘体5的轴向通孔中的固定位置并沿着基准绝缘体5的外周侧轴向(垂直地)移动第二测试电极3而不是相对于基准绝缘体5径向(水平地)移动第二测试电极3时，通过向第二测试电极3施加基准电压V_L监控闪络的发生，来确定测试区域。将测试区域的前部界限和后部界限设置为在施加基准电压V_L的情况下恰在第二测试电极3的前部移动和后部移动期间发生闪络之前的点(垂直高度)。

例如，假定要测试陶瓷绝缘体11在两个轴向位置，即前部位置P和中部/后部位置Q之间的部分。初始地将测试区域的前部界限和后部界限分别设置为与这些轴向位置P和Q相对应的点p和q。在直到第二测试电极3到达点p为止不发生闪络的情况下，将测试区域的前部界限保持在点p。在第二测试电极3到达点p之前，例如在第二测试电极3到达点p后侧上的点r时发生闪络的情况下，将测试区域的前部界限改变为点r。类似地，在直到第二测试电极3到达点q为止不发生闪络的情况下，将测试区域的下部界限保持在点q。

在步骤S3，执行测试电压确定处理以确定在稍后的电流检测处理中要施加到第二测试电极3的测试电压V_C(kV)。

将测试电压V_C确定为比基准绝缘体5的所谓“闪络电压V_F”略低的最大值，在“闪络电压V_F”，当第一测试电极2位于基准绝缘体5的轴向通孔中的固定位置且第二测试电极3在基准绝缘体5的外周侧上的测试区域内时，在第一测试电极2与第二测试电极3之间发生闪络。可以根据第二电极3在测试区域内的位置将测试电压V_C调整为不同的值。即，当将基准绝缘体5和第一测试电极2以及第二测试电极3配置成第一测试电极2与第二测试电极3之间不可能发生闪络的位置关系时，将测试电压V_C调整为相对较高的值，当将基准绝缘体5和第一测试电极2以及第二测试电极3配置成第一测试电极2与第二测试电极3之间很可能发生闪络的位置关系时，将测试电压V_C调整为相对较低的值。

在第一实施例中，确定测试电压V_C以满足下面的具有如下限制条件的公式(1)：如图4所示，在沿着基准绝缘体5的第一测试电极2与第二测试电极3之间的可能的闪络路径中，最短闪络路径要穿过基准绝缘体5的轴向通孔的前部开口，

8×(t+s)+0.4×L＞V_C≥2×d    (1)

其中t(mm)是从基准绝缘体5到第一测试电极2上与最短闪络路径的一端相对应的点A的最短距离；s(mm)是从基准绝缘体5到第二测试电极3上与最短闪络路径的另一端相对应的点B的最短距离；L(mm)是基准绝缘体5上位于距第一测试电极2和第二测试电极3上的点A和点B距离为t和s的点X与Y之间的最短距离；以及d(mm)是第一测试电极2与第二测试电极3之间的最短距离。

在公式(1)中，术语(8×t)提供由于空气的电击穿所造成的通过第一测试电极2上的点A与基准绝缘体5上的点X之间的空气的电流流动所需的电压(电位差)。术语(8×s)提供由于空气的电击穿所造成的通过第二测试电极3上的点B与基准绝缘体5上的点Y之间的空气的电流流动所需的电压(电位差)。术语(0.4×L)提供沿着基准绝缘体5的表面在点X与Y之间的电流流动所需的电压(电位差)。换句话说，术语{8×(t+s)+0.4×L}提供沿着基准绝缘体5的表面在第一测试电极2与第二测试电极3之间的电流流动所需的电压(电位差)，因此其对应于闪络电压V_F。这意味着当{8×(t+s)+0.4×L}＞V_C时，测试电压V_C被设置成低于闪络电压V_F。此外，测试电压V_C除以第一测试电极2与第二测试电极3之间的距离d得到第一测试电极2与第二测试电极3之间的平均场强。这意味着当V_C≥2×d时，第一测试电极2和第二测试电极3之间的平均场强高于或等于2kV/mm。在此期望最小化第一测试电极2与第二测试电极3之间的距离，以实现在第一测试电极2与第二测试电极3之间更高的场强。

现在假定测试区域的前部界限和后部界限分别被设置成点r和点q。在这种情况下，当第二测试电极3在前部界限点r时沿着基准绝缘体5在第一测试电极2与第二测试电极3之间的闪络路径最短。因此，将测试电压V_C设置为比闪络电压V_F低的最大值以满足关系{8×(t+s)+0.4×L}＞V_C，其中第二测试电极3在前部界限点r处。此外，第一测试电极2和第二测试电极3保持彼此尽可能靠近以满足关系V_C≥2×d。

以这种方式，通过满足上述公式(1)，可以将测试电压V_C设置为较高值从而增加第一测试电极2与第二测试电极3之间的场强而不造成闪络，并因此更易于检测陶瓷绝缘体11中的缺陷以进一步提高测试精度。

在测试电压确定处理之后和电流检测处理之前，从测试设备1移除基准绝缘体5。然后如图1所示，通过将第一测试电极2插入到样品绝缘体11的轴向通孔12中使阶状表面8和13彼此啮合、并将第二测试电极3配置在样品绝缘体11的外周侧上，来将样品绝缘体11放置于第一测试电极2与第二测试电极3之间的位置。这样，相对于样品绝缘体11来固定第一测试电极2的位置，以便与要测试的样品绝缘体11的部分整体相对应并遍布其上。

在步骤S4，执行电流检测处理以使电源51将测试电压V_C施加到第二测试电极3，并且当将第一测试电极2保持在陶瓷绝缘体11的轴向通孔12中的固定位置并且沿着陶瓷绝缘体11的外周侧在测试区域内移动第二测试电极3时，在向第二测试电极3施加测试电压V_C的情况下通过电流表50读取第一测试电极2与第二测试电极3之间的电流Ik。

在步骤S5，进行判断处理以比较电流Ik与给定电流阈值Is并且决定电流Ik是否小于阈值Is。在陶瓷绝缘体11中不存在缺陷(例如，针孔)的情况下，第一测试电极2与第二测试电极3之间不发生闪络，从而第一测试电极2与第二测试电极3之间的电流Ik小于阈值Is。当Ik＜Is时，程序进入步骤S6。在陶瓷绝缘体11中存在缺陷的情况下，发生火花放电并且火花放电穿过陶瓷绝缘体11中的缺陷从而电流Ik变得大于或等于阈值Is。当Ik≥Is时程序进入步骤S7。

在步骤S6，将陶瓷绝缘体11判断为没有缺陷的合格产品。

在步骤S7，将陶瓷绝缘体11判断为具有某种缺陷的失败产品。

如上文所述，将测试电压V_C设置成比闪络电压V_F略低的最大值，以使得在施加测试电压V_C期间增强发生穿过陶瓷绝缘体11中的缺陷的放电的程度，而防止闪络现象的发生。测试设备1并不需要附加的主要装备和耗时费力的控制操作。因此可以以提高的精度且不造成成本增加以及生产率劣化来检测陶瓷绝缘体11中甚至很小的缺陷。

第二实施例

第二实施例与第一实施例相类似，除了第二实施例的测试设备101能够在多个点同时对多个陶瓷绝缘体11进行缺陷检测测试而外。出于简化目的，在图5和图6中示出了一个陶瓷绝缘体11。尽管如同第一实施例的情况，测试设备101具有电流表50、直流电源51和控制单元52，然而出于简化目的，这些结构组件50、51和52在图5和图6中被省略。

如图5所示，测试设备101包括具有开口15a的网状保持器15，从而陶瓷绝缘体11能够被保持在保持器15的各开口15a中，并且能够通过保持器15的移动立刻搬动陶瓷绝缘体11。通过绝缘支承构件来支承保持器15并且防止保持器15与陶瓷绝缘体11电接触以便在缺陷检测测试期间不对陶瓷绝缘体11产生电效果。

测试设备101在一个陶瓷绝缘体11上进一步包括多个例如两个第二测试电极3a和3b。如图5和图6所示，这两个第二测试电极3a和3b分别位于保持器15的前侧和后侧，因此彼此轴向分开并与陶瓷绝缘体11的前部和后部相对应。

在第二实施例中，如下所述以与第一实施例相同的方式对每个陶瓷绝缘体11执行缺陷检测测试程序。

首先执行基准电压确定处理以确定第二测试电极3a和3b的基准电压V_L1和V_L2。

当第一测试电极2和第二测试电极3a和3b的位置以在第一测试电极2和第二测试电极3a之间以及第一测试电极2与第二测试电极3b之间保留预定空间来放置样品绝缘体11(基准绝缘体5)的方式而彼此分开时，分别将基准电压V_L1和V_L2确定为等于或高于第一测试电极2与第二测试电极3a之间以及第一测试电极2与第二测试电极3b之间的短路电压。在第二实施例中，如图5与图6所示，第一测试电极2与第二测试电极3a之间的绝缘体放置空间比第一测试电极2与第二测试电极3b之间的绝缘体放置空间更宽，从而第二测试电极3a的基准电压V_L1小于第二测试电极3b的基准电压V_L2。

接着，执行测试区域确定处理，以便在将第一测试电极2保持在基准绝缘体5的轴向通孔中的固定位置时、通过向第二测试电极3a施加基准电压V_L1而沿着基准绝缘体5的外周侧在垂直位置p1与q1之间移动第二测试电极3a、以及通过向第二测试电极3b施加基准电压V_L2而沿着基准绝缘体5的外周侧在垂直位置p2与q2之间移动第二测试电极3b，来确定第二测试电极3a和3b的测试区域。

更具体地，初始地将第二测试电极3a的测试区域的前部界限和后部界限设置为点p1和q1。在直到第二测试电极3a到达点p1为止不发生闪络的情况下，将第二测试电极3a的测试区域的前部界限保持在点p1，并且在第二测试电极3a到达点p1前的垂直点r1时发生闪络的情况下，将第二测试电极3a的测试区域的前部界限改变为点r1。在直到第二测试电极3b到达点q1为止不发生闪络的情况下，将第二测试电极3b的测试区域的下部界限保持在点q1。类似地，初始地将第二测试电极3b的测试区域的前部界限和后部界限设置为点p2和q2。在直到第二测试电极3b到达点p2为止不发生闪络的情况下，将第二测试电极3b的测试区域的前部界限保持在点p2。在直到第二测试电极3b到达点q2为止不发生闪络的情况下，将第二测试电极3b的测试区域的下部界限保持在点q2，并且在第二测试电极3b到达点q2前的垂直点r2时发生闪络的情况下，将第二测试电极3b的测试区域的下部界限改变为点r2。

顺序地执行测试电压确定处理以确定第二测试电极3a和3b的测试电压V_C1和V_C2。

在第一实施例中，将第二测试电极3a的测试电压V_C1确定为比基准绝缘体5上的第一测试电极2与第二测试电极3a之间的闪络电压略低的最大值，并且更具体地，相对于如图4所示的穿过基准绝缘体5的轴向通孔的前部开口、沿着基准绝缘体5的表面的、第一测试电极2与第二测试电极3a之间的最短闪络路径，满足下面的公式(2)-1：

8×(t1+s1)+0.4×L1＞V_C1                 (2)-1

其中t1(mm)是从基准绝缘体5到第一测试电极2上与最短闪络路径的一端相对应的点A1的最短距离；s1(mm)是从基准绝缘体5到第二测试电极3a上与最短闪络路径的另一端相对应的点B1的最短距离；L1(mm)是在基准绝缘体5上位于距第一测试电极2与第二测试电极3a上的点A1与点B1距离为t1和s1的点X1与Y1之间的最短距离；并且dl(mm)是第一测试电极2与第二测试电极3a之间的最短距离。当第二测试电极3a的测试区域的前部界限和后部界限被设置为点r1和q1时，将测试电压V_C1设置为比{8×(t1+s1)+0.4×L1}的值低的最大值，其中第二测试电极3a在前部界限点r1处。

将第二测试电极3b的测试电压V_C2确定为比基准绝缘体5上的第一测试电极2与第二测试电极3b之间的闪络电压略低的最大值，并且更具体地，相对于如图7所示的穿过基准绝缘体5的轴向通孔的后部开口沿着基准绝缘体5的表面的第一测试电极2与第二测试电极3b之间的最短闪络路径，满足下面的公式(2)-2：

8×(t2+s2)+0.4×L2＞V_C2                (2)-2

其中t2(mm)是从基准绝缘体5到第一测试电极2上与最短闪络路径的一端相对应的点A2的最短距离；s2(mm)是从基准绝缘体5到第二测试电极3b上与最短闪络路径的另一端相对应的点B2的最短距离；L2(mm)是在基准绝缘体5上位于距第一测试电极2和第二测试电极3b上的点A2与点B2距离为t2和s2的点X2与Y2之间的最短距离；以及d2(mm)是第一测试电极2与第二测试电极3b之间的最短距离。当第二测试电极3b的测试区域的前部界限与后部界限被设置为点p2与r2时，将测试电压V_C2设置为比{8×(t2+s2)+0.4×L2}的值低的最大值，其中第二测试电极3b在后部界限点r2处。

然后执行电流检测处理，以在将第一测试电极2保持在陶瓷绝缘体11的轴向通孔12中的固定位置并且将第二测试电极3a和3b设置在陶瓷绝缘体11的外周侧上各自的测试区域内的任意位置时，通过施加测试电压V_C1和V_C2来检测第一测试电极2与第二测试电压3a之间以及第一测试电极2与第二测试电极3b之间的电流。在该电流检测处理中，第二测试电极3a与3b之间的电压(电位差)相对地小于第一测试电极2与第二测试电极3a之间以及第一测试电极2与第二测试电极3b之间的电压(电位差)。只要第二测试电极3a与3b彼此分开特定或更大距离，在缺陷检测测试期间将不存在麻烦。

最后，执行判断处理以基于电流检测结果做出将陶瓷绝缘体11判断为不带缺陷的合格产品或带有某种缺陷的失败产品的通过或失败判断。

因此，在第二实施例中，可以获得与第一实施例相同的效果。另外，在第二实施例中还可以在多个点同时测试陶瓷绝缘体11，并缩短缺陷检测测试时间以进一步提高生产率。

第三实施例

第三实施例与第二实施例相类似，除了第三实施例的测试设备201具有不同数目的第二测试电极并且以不同的方式执行测试电压确定处理而外。在图8中，出于简化目的示出了一个陶瓷绝缘体11。尽管如第一实施例和第二实施例那样，测试设备201具有电流表50、直流电源51以及控制单元52，然而出于简化目的，从图8中省略了这些结构组件50、51和52。

如图8所示，测试设备201具有三个第二测试电极3a、3b和3c：在保持器15的前侧上的两个第二测试电极3a和3b以及在保持器15的后侧上的一个第二测试电极3c。

在第三实施例中，除了测试电压确定处理之外，以与第一实施例和第二实施例相同的方式执行缺陷检测测试程序。在第二测试电极3a、3b和3c全部被置于适当位置的状态下，执行基准电压确定处理、测试区域确定处理和电流检测处理中的每一个，以便确定第二测试电极3a、3b和3c的基准电压V_L1、V_L2和V_L3以及测试区域，并且同时将测试电压V_C1、V_C2和V_C3施加到第二测试电极3a、3b和3c。另一方面，在仅将第二测试电极3a、3b和3c中的一个置于相应测试区域内的适当位置并将第二测试电极3a、3b、3c中的另外两个移除的状态下，执行测试电压确定处理，以便逐个地确定测试电压V_C1、V_C2和V_C3。

因此，在第三实施例中，可以获得与第一实施例和第二实施例中的效果相同的效果。另外，还可以更适当地确定第二测试电极3a、3b和3c的测试电压V_C1、V_C2和V_C3并且在不降低测试精度的情况下同时在多个点测试陶瓷绝缘体11。

变型例

尽管在第一实施例中第一测试电极2的外周表面是平滑的，然而可以在第一测试电极2的外周表面上形成一个或多个突起。尽管在第一实施例中第二测试电极3的通孔4的内周表面是平滑的，然而可以在第二测试电极3的通孔4的内周表面上形成一个或多个突起。例如，可以使用具有至少一个突起，例如如图9所示从第一测试电极2′的外周表面朝向第二测试电极3突出的多个突起21的第一测试电极2′。关于突起21的形状并没有特别的限制。突起21可以为例如外周凸缘(peripheral flange)形状或滚花(knurl)形状。可以使用如图10所示具有从通孔4的内周表面朝向第一测试电极2突出的至少一个突起22的第二测试电极3′。关于突起22的形状并没有特别的限制。突起21和22二者可以在各自的测试电极2′和3′上形成。通过形成这种突起21和22，可以在陶瓷绝缘体11的表面获得更高的场强以提高测试精度。突起21、22优选地是例如锥形边，以增加电通量线密度。突起21、22还优选地具有0.1mm或更高的突起量。对于第二实施例和第三实施例也同样如此。

尽管在第一实施例～第三实施例中将测试电压V_C(V_C1、V_C2、V_C3)设置为大于或等于2d(kV)，以便在第一测试电极2与第二测试电极3(3a、3b、3c)之间获得2kV/mm或更高的平均场强，可选地，可以将测试电压V_C(V_C1、V_C2、V_C3)设置为能够在陶瓷绝缘体11的表面获得5kV/mm或更高的场强，以便更有效地检测陶瓷绝缘体11中的缺陷以进一步提高测试精度。

在第一实施例～第三实施例中，基准绝缘体5已预先证明为没有缺陷的合格产品。可选地，可以在下面如图11所示的测试电压确定处理期间，测试基准绝缘体5是否存在缺陷。

在步骤S11，将第二测试电极3设置在基准绝缘体5的外周侧上的测试区域内的任意位置，而将第一测试电极2固定在基准绝缘体5的轴向通孔中的适当位置。

在步骤S12，逐渐增加施加到第二测试电极3的电压。

在步骤S13，监控在第一测试电极2与第二测试电极3之间是否发生火花放电。在发生火花放电时，程序进入步骤S14。在不发生火花放电时，程序返回到步骤S12。

在步骤S14，检查在发生火花放电时第一测试电极2与第二测试电极3之间的电压并且将该电压确定为火花放电电压V_F。

在步骤S15，检验火花放电电压V_F相对于沿着基准绝缘体5在第一测试电极2与第二测试电极3之间的最短路径是否满足下面的公式(3)：

V_F＜1.3×{8×(t+s)+0.4×(d-t-s)}                    (3)

其中t、s和d与公式(1)中的t、s和d相同。

在公式(3)中，术语{8×(t+s)}提供如在公式(1)的情况下一样由于空气的电击穿所造成的穿过第一测试电极2与基准绝缘体5之间的空气和第二测试电极3与基准绝缘体5之间的空气的电流流动所需的电压。术语(d-t-s)提供在第一测试电极2与第二测试电极3之间的基准绝缘体5的厚度。在基准绝缘体5中存在例如针孔等的缺陷时，缺陷的长度至少为(d-t-s)。换句话说，术语{0.4×(d-t-s)}提供穿过基准绝缘体5中的缺陷的电流流动所需的最小电压。这意味着通过在第一测试电极2与第二测试电极3之间施加电压{8×(t+s)+0.4×(d-t-s)}，存在穿过基准绝缘体5中的缺陷的放电的可能性。然而，例如如果基准绝缘体5中的缺陷在长度上长于(d-t-s)或由于测量误差，则可能将火花放电电压V_F读取为略高于{8×(t+s)+0.4×(d-t-s)}。由于该原因，为了缺陷检测测试中的更高的精度，在此将火花放电电压V_F确定为低于{8×(t+s)+0.4×(d-t-s)}与安全系数1.3的乘积值，以消除测量误差等的负面影响。

当满足公式(3)时，程序进入步骤S16。当不满足公式(3)时，程序进入步骤S17。

在步骤S16，将基准绝缘体5判断为有缺陷的产品。

在步骤S17，逐渐减小施加到第二测试电极3的电压。

在步骤S18，监控是否发生火花放电。在发生火花放电时，程序返回到步骤S17。当火花放电停止时程序进入步骤S19。

在步骤S19，检查在火花放电停止时第一测试电极2与第二测试电极3之间的电压并将该电压确定为测试电压V_C。此后，程序进入电流检测处理。

以这种方式，执行测试电压确定处理，以便不仅确定测试电压V_C还判断基准绝缘体5中是否存在缺陷。这使得可以借助于基准绝缘体5来更适当地确定测试区域和测试电压V_C，并且通过扩展可以更精确地测试陶瓷绝缘体11。对于第二实施例和第三实施例也同样如此。

另外，优选地将陶瓷绝缘体11与第一测试电极2之间的距离和陶瓷绝缘体11与第二测试电极3(3a、3b、3c)之间的距离均控制为1.0mm或更小，以使得将第一测试电极2与第二测试电极3(3a、3b、3c)之间的场强增加到更高水平以进一步提高测试精度。

可以根据诸如基准电压V_L(V_L1、V_L2、V_L3)和基准绝缘体5的材料、形状和大小等的各种参数预先确定测试区域和测试电压V_C(V_C1、V_C2、V_C3)，而不是如第一实施例～第三实施例那样通过实际地将基准绝缘体5放置于第一测试电极2与第二测试电极3(3a、3b、3c)之间、并施加基准电压V_L(V_L1、V_L2、V_L3)来确定测试区域和测试电压V_C(V_C1、V_C2、V_C3)。可以根据诸如基准绝缘体5的材料、形状和大小等的各种参数来预先确定基准电压V_L(V_L1、V_L2、V_L3)。

可以通过施加测试电压V_C(V_C1、V_C2、V_C3)来显示陶瓷绝缘体11中的潜在缺陷。

尽管在第一实施例～第三实施例中由导电金属形成第一测试电极2，然而可选地可以由导电橡胶材料或任何其它导电材料形成第一测试电极2。例如，可以由具有中空结构的导电橡胶形成第一测试电极2，并在缺陷检测测试时通过空气压力供给来扩张第一测试电极2，以使其与陶瓷绝缘体11相接触，从而将第一测试电极2与第三测试电极3(3a、3b、3c)之间的场强增加到更高水平以进一步提高测试精度。

在测试区域确定处理、测试电压确定处理和电流检测处理期间，可以将诸如硅橡胶等的绝缘材料帽装在陶瓷绝缘体11的轴向通孔12的前部开口上或基准绝缘体5的轴向通孔的前部开口上，以使得更有效地防止闪络并将测试电压V_C(V_C1、V_C2、V_C3)增加到更高的值。

尽管在第三实施例中提供了三个第二测试电极3a、3b和3c，然而也可以提供四个或更多的第二测试电极。

尽管将第一测试电极2接地，将第二测试电极3(3a、3b、3c)连接到电源51，然而可选地，可以将第一测试电极2连接到电源51，将第二测试电极3(3a、3b、3c)接地。作为另一选择，将第一测试电极2和第二测试电极3(3a、3b、3c)二者连接到各自的电源，从而电源向第一测试电极2和第二测试电极3(3a、3b、3c)施加不同的电压，由此在第一测试电极2与第二测试电极3(3a、3b、3c)之间形成电位差。

尽管在第二实施例和第三实施例中保持器15保持电隔离，然而也可以通过向保持器15施加测试电压V_C(V_C1、V_C2、V_C3)而将保持器15用作测试电极。

在第一实施例中，可以不在第一测试电极2上设置小直径部分6，由此增加点X与Y之间沿着基准绝缘体5的距离L，以便由于闪络电压V_F的增加而以更高精度测试陶瓷绝缘体11的更宽的部分。

日本专利申请2007-164555(在2007年6月22日递交)的全部内容在此通过引用被整体包括在本文中。

尽管已经参考上述特定实施例说明了本发明，然而本发明不局限于这些典型实施例。按照上述教导，本领域技术人员可以想到上述实施例的各种修改和变型。参考所附权利要求书来限定本发明的范围。

Claims (9)

1.一种用于圆柱形火花塞绝缘体的测试方法，所述测试方法包括以下步骤：

提供具有杆形或者柱形的第一测试电极、第二测试电极以及由与所述火花塞绝缘体相同的材料形成的且具有与所述火花塞绝缘体相同的形状和大小的基准绝缘体；

当所述第一测试电极与所述第二测试电极的位置以在所述第一测试电极与所述第二测试电极之间保留的用于放置所述火花塞绝缘体的预定空间而彼此分开时，将基准电压确定为高于或等于所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的短路电压；

测试区域确定步骤，当所述第一测试电极处于所述基准绝缘体的轴向孔中与要测试的所述火花塞绝缘体的给定部分相对应的位置时，在所述第一测试电极与所述第二测试电极之间施加所述基准电压的情况下，确定可以在不发生闪络的情况下沿着所述基准绝缘体的外周侧移动所述第二测试电极的测试区域；

测试电压确定步骤，当所述第一测试电极处于所述基准绝缘体的所述轴向孔中的所述位置并且所述第二测试电极在所述基准绝缘体的所述外周侧上的所述测试区域内时，将测试电压确定为比所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的所述基准绝缘体的闪络电压低的最大值；

通过将所述第一测试电极插入到所述火花塞绝缘体的轴向孔中并将所述第二测试电极配置在所述火花塞绝缘体的外周侧上，来将所述火花塞绝缘体放置于所述第一测试电极与所述第二测试电极之间；

在所述放置之后，在将所述第一测试电极固定在相对于所述火花塞绝缘体的适当位置并沿着所述火花塞绝缘体的所述外周侧将所述第二测试电极移动到所述测试区域内的任意位置时，在所述第一测试电极与所述第二测试电极之间施加所述测试电压的情况下，检测所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的电流；以及

基于所检测到的所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的所述电流，来判断在所述火花塞绝缘体中是否存在缺陷。

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，在所述测试区域确定步骤中，在将所述第一测试电极保持在所述位置时，通过实际地将所述基准绝缘体放置在所述第一测试电极与所述第二测试电极之间并在向所述第二测试电极施加所述基准电压的情况下沿着所述基准绝缘体的所述外周侧移动所述第二测试电极，来确定所述测试区域。

3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，在所述测试电压确定步骤中，确定所述测试电压为相对于沿着所述基准绝缘体在所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的最短闪络路径，满足以下公式(1)：

8×(t+s)+0.4×L＞V_C≥2×d    (1)

其中V_C(kV)是所述测试电压；t(mm)是从所述基准绝缘体到所述第一测试电极上与所述最短闪络路径的一端相对应的点的最短距离；s(mm)是从所述基准绝缘体到所述第二测试电极上与所述最短闪络路径的另一端相对应的点的最短距离；L(mm)是在所述基准绝缘体上位于距所述第一测试电极与所述第二测试电极上的所述点的距离为t和s的点之间的最短距离；以及d(mm)是所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的最短距离。

4.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，在所述测试电压确定步骤中，所述测试电压设置成能够在所述火花塞绝缘体的表面生成5kV/mm或更高的场强并且相对于沿着所述基准绝缘体在所述第一测试电极与所述第二电极之间的所述最短闪络路径满足以下公式(2)：

8×(t+s)+0.4×L＞V_C             (2)

其中V_C(kV)是所述测试电压；t(mm)是从所述基准绝缘体到所述第一测试电极上与所述最短闪络路径的一端相对应的点的最短距离；s(mm)是从所述基准绝缘体到所述第二测试电极上与所述最短闪络路径的另一端相对应的点的最短距离；以及L(mm)是在所述基准绝缘体上位于距所述第一测试电极与所述第二测试电极上的所述点的距离为t与s的点之间的最短距离。

5.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述测试电压确定步骤包括：

增加所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的电压，以将发生火花放电的所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的电压确定为火花放电电压；

检验所述火花放电电压相对于沿着所述基准绝缘体在所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的最短闪络路径是否满足以下公式(3)：

V_F＜1.3×{8×(t+s)+0.4×(d-t-s)}    (3)

其中V_F(kV)是所述火花放电电压；t(mm)是从所述基准绝缘体到所述第一测试电极上与所述最短闪络路径的一端相对应的点的最短距离；s(mm)是从所述基准绝缘体到所述第二测试电极上与所述最短闪络路径的另一端相对应的点的最短距离；以及d(mm)是所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的最短距离；

当满足所述公式(3)时，将所述基准绝缘体判断为有缺陷产品；以及

当不满足所述公式(3)时，降低在所述第一测试电极与所述第二测试电极之间所施加的所述电压，以将所述火花塞停止时所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的电压确定为所述测试电压。

6.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，通过提供相对于所述第一测试电极彼此轴向分开的多个第二测试电极、分别确定各所述第二测试电极的测试区域和测试电压、以及在将所述第一测试电极接地并将所述第二测试电极配置在所述测试区域内时在向所述第二测试电极施加所述测试电压的情况下检测所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的电流，来同时在多个点测试所述火花塞绝缘体。

7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，在所述测试电压确定步骤中，通过将所述第二测试电极中的每一个配置在所述测试区域的相应测试区域内，来单独地确定所述测试电压。

8.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，将所述火花塞绝缘体与所述第一测试电极之间的距离以及所述火花塞绝缘体与所述第二测试电极之间的距离中的每一个控制为1.0mm或更小。

9.一种用于圆柱形火花塞绝缘体的测试设备，所述测试设备包括：

具有杆形或者柱形的第一测试电极；

第二测试电极；

由与所述火花塞绝缘体相同的材料形成的且具有与所述火花塞绝缘体相同的形状和大小的基准绝缘体；

能够测量所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的电流的电流表；

能够在所述第一测试电极与所述第二测试电极之间施加电压的电源；以及

控制单元，其用于：

当所述第一测试电极与所述第二测试电极的位置以在所述第一测试电极与所述第二测试电极之间保留的用于放置所述火花塞绝缘体的预定空间而彼此分开时，将基准电压确定为高于或等于所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的短路电压；

当所述第一测试电极处于所述基准绝缘体的轴向孔中与要测试的所述火花塞绝缘体的给定部分相对应的位置时，在所述第一测试电极与所述第二测试电极之间施加所述基准电压的情况下，确定可以在不发生闪络的情况下沿着所述基准绝缘体的外周侧移动所述第二测试电极的测试区域；

当所述第一测试电极处于所述基准绝缘体的所述轴向孔中的所述位置并且所述第二测试电极在所述基准绝缘体的所述外周侧上的所述测试区域内时，将测试电压确定为比所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的所述基准绝缘体的闪络电压低的最大值；

使所述电源在所述第一测试电极与所述第二测试电极之间施加所述测试电压；

当将所述第一测试电极固定在所述火花塞绝缘体的轴向孔中的适当位置并且将所述第二测试电极配置在所述火花塞绝缘体的所述外周侧上的所述测试区域内的任意位置时，在所述第一测试电极与所述第二测试电极之间施加所述测试电压的情况下，从所述电流表读取所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的所述电流；以及

基于所述第一测试电极与所述第二测试电极之间的所述电流，来判断所述火花塞绝缘体中是否存在缺陷。

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