CN105911326B - 电导电流—空间电荷联合测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电导电流—空间电荷联合测量装置，包括：接地金属屏蔽罩、接地金属板、信号放大器和单刀双掷开关，接地金属屏蔽罩内设有高压金属电极并填充绝缘树脂，接地金属屏蔽罩上设有高压直流导电杆和高压脉冲导电杆，高压直流导电杆与高压金属电极相连，高压脉冲导电杆与高压金属电极之间连接有高压电容；接地金属板上设有金属电极，接地金属板上方设有相互绝缘的金属外电极和中心金属电极；信号放大器分别连接信号接线端口和金属电极；单刀双掷开关与中心金属电极相连，以使中心金属电极连接电导电流信号接线端口或接地。本发明的测量装置，可以实现电导电流与空间电荷的同区域联合测量，并具有测量精度高、测量结果可靠性高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及固体电介质材料性能测试技术领域，更具体地，涉及一种电导电流—空间电荷联合测量装置。
背景技术
电声脉冲法空间电荷测量技术主要用于直流电场条件下固体绝缘材料内部空间电荷和电场强度分布特性的测量，研究空间电荷的注入、迁移、积聚和消散等动态演变过程，结合相关的物理模型，可以分析固体绝缘材料内部电荷的起源机制、迁移规律，以及空间电荷对绝缘材料电导、老化、击穿等性能的影响。
电导电流能够反映载流子输运过程的许多微观特性，如载流子的注入、电荷的入陷和出陷、电导机制、陷阱载流子密度、电老化阈值等，因而被广泛用来研究半导体和电介质材料的电荷输运过程。相较于空间电荷理论，电导理论发展更早，理论体系更成熟，在半导体和聚合物绝缘材料等多领域已得到广泛的应用与发展。
相关技术中采用四电极结构来进行空间电荷与电导电流的性能测试，但是采用该结构进行测试存在以下问题：(1)电导电流精度低，仅能实现μA级或nA级。高压脉冲直接耦合下电极，对电导电流测量产生严重干扰；(2)四电极结构使得电导电流和空间电荷测量区域不同，电极边缘电场不均匀，两种测量信号的等效性存疑；(3)有的使用玻璃片将压电传感器薄膜与接地电极绝缘，声阻抗匹配不佳，有效信号幅值减小，信噪比降低；(4)基于光纤技术在高压端提取微电流信号，存在操作安全性问题，且电导电流过大或过小均影响到取样精度。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出了一种电导电流—空间电荷联合测量装置，该电导电流—空间电荷联合测量装置可以实现电导电流和空间电荷的联合测量，并且具有测量精度高、测试结果可靠性高等优点。
根据本发明的电导电流—空间电荷联合测量装置，包括：接地金属屏蔽罩，所述接地金属屏蔽罩内设有高压金属电极并填充用于固定高压金属电极的绝缘树脂，所述接地金属屏蔽罩上设有高压直流导电杆和高压脉冲导电杆，所述高压直流导电杆与所述高压金属电极相连，所述高压脉冲导电杆与所述高压金属电极之间连接有高压电容，所述高压金属电极、所述高压直流导电杆以及所述高压脉冲导电杆均与所述接地金属屏蔽罩绝缘；接地金属板，所述接地金属板上设有金属电极，且所述接地金属板上方设有相互绝缘的金属外电极和中心金属电极，所述金属外电极与所述接地金属板相连并环绕所述中心金属电极，所述金属电极上端与所述中心金属电极之间连接有压电传感器和声波吸收块，所述接地金属板下面连接有罩住所述金属电极的金属屏蔽壳；信号放大器，所述信号放大器位于所述金属屏蔽壳内并分别连接信号接线端口和所述金属电极；单刀双掷开关，所述单刀双掷开关与所述中心金属电极相连，用于使所述中心金属电极连接电导电流信号接线端口或接地。
根据本发明的电导电流—空间电荷联合测量装置，可以实现电导电流与空间电荷的同区域联合测量，降低高压脉冲信号对电导电流测量的干扰，并且具有测量精度高、测量结果可靠性高等优点。
另外，根据本发明上述实施例的电导电流—空间电荷联合测量装置还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一些实施例，所述接地金属屏蔽罩内顶面连接有绝缘支撑块，且所述高压金属电极的上端支撑在绝缘支撑块上，用于支撑高压金属电极并使高压金属电极与所述金属屏蔽罩之间绝缘。
根据本发明的一些实施例，所述接地金属屏蔽罩包括接地金属圆环和顶盖，所述顶盖封闭所述接地金属圆环的上端，所述接地金属圆环侧面开孔供所述高压直流导电杆和所述高压脉冲导电杆穿过，所述顶盖的上表面中心位置有一个未贯穿的半球形凹槽，用于固定接地金属屏蔽罩。
根据本发明的一些实施例，所述高压电容封装在所述绝缘树脂内。
根据本发明的一些实施例，所述高压直流导电杆和所述高压脉冲导电杆中任一个的外侧均套有绝缘套管，用于使所述高压直流导电杆和所述高压脉冲导电杆中的任一个均与接地金属屏蔽罩隔开。
根据本发明的一些实施例，所述高压直流导电杆和所述高压脉冲导电杆均连接所述高压金属电极的侧面，所述高压直流导电杆的下端面包裹着半导电层，用于接触试样表面并向试样表面施加高压直流电压和高压脉冲电压。
可选地，所述半导电层与高压金属电极紧密贴合。
根据本发明的一些实施例，测量时被测试样上表面与半导电层接触且下表面与金属外电极及中心金属电极接触，其中，被测试样的尺寸不小于金属外电极的外径。
根据本发明的一些实施例，所述接地金属板上固定有金属固定环，所述接地金属屏蔽罩的下端与所述金属固定环相连。
根据本发明的一些实施例，所述接地金属板上设有绝缘隔板，所述绝缘隔板的至少一部分夹在中心金属电极与金属外电极之间，用于隔开所述中心金属电极和所述金属外电极。
根据本发明的一些实施例，所述金属电极外侧套有绝缘护套，所述绝缘护套的上端与所述中心金属电极相连。
根据本发明的一些实施例，所述单刀双掷开关置于金属屏蔽壳内，输入端与中心金属电极连接，输出端分别与金属屏蔽壳、电导电流信号输出端连接。
根据本发明的一些实施例，所述金属外电极一侧固定在接地金属板上，另一侧与被测试样表面贴合。
根据本发明的一些实施例，所述压电传感器一侧固定在中心金属电极下表面，另一侧与声波吸收块贴合，所述声波吸收块紧贴在压电传感器的下表面。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明实施例的电导电流—空间电荷联合测量装置的整体结构示意图；
图2是根据本发明实施例的电导电流—空间电荷联合测量装置的局部结构示意图。
附图标记：
100：电导电流—空间电荷联合测量装置；
1：接地金属屏蔽罩；101：接地金属圆环；102：顶盖；2：绝缘树脂；3：绝缘支撑块；4：高压金属电极；5：半导电层；6：被测试样；7：金属固定环；8：高压脉冲绝缘套管；9：高压脉冲导电杆；10：高压电容；11：高压直流导电杆；12：高压直流绝缘套管；13：接地金属板；14：金属屏蔽壳；15：单刀双掷开关；16：信号放大器；17：金属外电极；18：绝缘隔板；19：金属电极；20：绝缘护套；21：空间电荷信号接线端口；22：中心金属电极；23：压电传感器；24：声波吸收块；25：信号线；26：电导电流信号接线端口。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图详细描述根据本发明实施例的电导电流—空间电荷联合测量装置100，该电导电流—空间电荷联合测量装置100可用于对固体电介质材料进行电导电流和空间电荷的测量。
如图1所示，根据本发明的电导电流—空间电荷联合测量装置100可以包括：接地金属屏蔽罩1、接地金属板13、信号放大器16和单刀双掷开关15。
具体而言，如图1所示，接地金属屏蔽罩1内可设有高压金属电极4，并且接地金属屏蔽罩1内可以填充有用于固定高压电极的绝缘树脂2，绝缘树脂2可以起绝缘作用。接地金属屏蔽罩1上可设有高压直流导电杆11和高压脉冲导电杆9，高压直流导电杆11可与高压金属电极4相连，高压脉冲导电杆9与高压金属电极4之间连接有高压电容10，高压直流导电杆11可用于将直流高电压从外部引入到高压金属电极4上，以实现对被测试样6的直流电场极化，高压脉冲导电杆9可用于将高压脉冲电压从外部引入，并经过高压电容10传到高压金属电极4上，以进行空间电荷的测量。其中，高压电容10连接高压脉冲导电杆9和高压金属电极4，用于隔离直流电压，并通过高压脉冲信号。高压金属电极4、高压直流导电杆11以及高压脉冲导电杆9均可与接地金属屏蔽罩1绝缘，从而可以避免测量过程受到干扰，在一定程度上提高测量精度和可靠性。
如图2所示，接地金属板13上可设有金属电极19，并且接地金属板13上方可设有互相绝缘的金属外电极17和中心金属电极22，被测试样6可与金属外电极17和中心金属电极22接触，金属外电极17与接地金属板13相连并且环绕中心金属电极22，金属电极19上端与中心金属电极22之间可以连接有压电传感器23和声波吸收块24，接地金属板13可用于固定金属外电极17等元器件。例如，如图1所示，金属外电极17的一侧固定在接地金属板13上，另一侧与被测试样6的表面贴合，中心金属电极22的上表面可与被测试样6的表面紧密接触，中心金属电极22的下表面可与压电传感器23贴合,压电传感器23的一侧可以固定在中心金属电极的下表面，另一侧可与声波吸收块24贴合。
其中，金属外电极17可用于屏蔽被测试样6上的表面电流，金属外电极17与中心金属电极22和高压金属电极4可以共同构成三电极法电导电流测量单元，压电传感器23可用于将高压脉冲对空间电荷的作用产生的声波信号转换为电压信号，以实现电声脉冲法测量空间电荷，金属电极19可用于传输压电传感器23产生的电压信号，声波吸收块24可用于吸收从压电传感器23穿过的声波，防止声波反射回压电传感器23造成干扰，提高测量精度。
接地金属板13下面可以连接有罩住金属电极19的金属屏蔽壳14，例如，在如图1所示的示例中，金属屏蔽壳14可以安装在接地金属板13的底部，金属屏蔽壳14可用于屏蔽外界环境中的电磁干扰，防止电导电流及空间电荷测量过程引入干扰信号，提高测量结果的可靠性。
信号放大器16位于金属屏蔽壳14内，并且信号放大器16分别连接空间电荷信号接线端口21和金属电极19，具体而言，信号放大器16的输入端可以连接压电传感器23的信号输出端，信号放大器16的输出端可以连接空间电荷信号接线端口21，信号放大器16可用于将压电传感器23产生的电压信号放大，以便于测量。
可以理解的是，如图1所示，信号放大器16与空间电荷信号接线端口21之间以及中心金属电极22与电导电流信号接线端口26之间均连接有信号线25，信号线25用于金属屏蔽壳14内电导电流信号和空间电荷信号的传输。其中，信号接线端口可用于不同元件与信号线25之间的连接与固定，以确保信号能够顺利传输。
如图1所示，单刀双掷开关15可与中心金属电极22相连，单刀双掷开关15可用于使中心金属电极22连接电导电流信号接线端口26或接地，也就是说，单刀双掷开关15的输入端与中心金属电极22连接，输出端可分别与电导电流信号接线端口26、金属屏蔽壳14相连，用于切换电导电流信号传输通道和空间电荷测量接地通道。
工作时，将被测试样6放置在接地金属板13上，接着使高压金属电极4与被测试样6表面贴合，然后施加所需的高压脉冲电压和高压直流电压，二者同时叠加在被测试样6上，切换单刀双掷开关15的输出端，就可以依次实现对电导电流与空间电荷信号的测量。
当进行电导电流测试时，控制单刀双掷开关15，使开关输入端与电导电流信号接线端口26连接，并停止高压脉冲输入，降低高压脉冲电压信号对电导电流测量的干扰，此时电导电流信号接线端口26输出电导电流信号，实现三电极法测量电导电流。
电导电流测量完成后切换单刀双掷开关15，使中心金属电极22接地，同时打开高压脉冲电压输入以产生空间电荷信号，此时空间电荷信号接线端口21输出空间电荷信号，从而可以实现电声脉冲法测量空间电荷。
根据本发明的电导电流—空间电荷联合测量装置100，通过控制单刀双掷开关15切换，可以方便快速地实现对电导电流与空间电荷的联合测量，并且电导电流与空间电荷的测量区域均为被测试样6上与高压金属电极4接触的区域，因而可以实现对电导电流与空间电荷的同区域测量，同时，在电导电流测量时，可以降低高压脉冲的干扰，具有测量精度高、测量结果可靠性高等优点。
根据本发明的一些实施例，如图1所示，接地金属屏蔽罩1内顶面可以连接有绝缘支撑块3，并且高压金属电极4的上端可以支撑在绝缘支撑块3上，绝缘支撑块3可用于支撑高压金属电极4并使高压金属电极4与接地金属屏蔽罩1之间绝缘，提高高压金属电极4的稳定性，并且可以降低干扰，提高测量精度。
在本发明的一些实施例中，接地金属屏蔽罩1可以包括接地金属圆环101和顶盖102，如图1所示，顶盖102可以封闭接地金属圆环101的上端，接地金属圆环101可以固定在接地金属板13上，用于定位和固定顶盖102，绝缘支撑块3可设在顶盖102与高压金属电极4之间，以支撑高压金属电极4，并起绝缘作用。接地金属圆环101侧面可以开孔，供高压直流导电杆11和高压脉冲导电杆9穿过，顶盖102的上表面中心位置可设有一个未贯穿的半球形凹槽，凹槽可用于固定接地金属屏蔽罩1，以提高接地金属屏蔽罩1的稳定性。
根据本发明的一些实施例，高压电容10可以封装在绝缘树脂2内，从而可以利用绝缘树脂2将高压电容10固定在接地金属屏蔽罩1内，提高稳定性和可靠性，并且可以利用绝缘树脂2使高压电容10与其他元器件绝缘，提高耐压性。
根据本发明的一些实施例，如图1所示，高压直流导电杆11和高压脉冲导电杆9中任一个的外侧套有绝缘套管，绝缘套管可用于使高压直流导电杆11和高压脉冲导电杆9中的任一个与接地金属屏蔽罩1隔开，防止高压直流导电杆11和高压脉冲导电杆9与接地金属屏蔽罩1接通，以进一步提高耐压性，从而可以适应不同厚度被测试样6的测量需求，保证测量工作的能够顺利进行。
可选地，高压直流导电杆11可以从高压直流绝缘套管12中穿过，如图1所示，高压直流绝缘套管12可以形成为中空的圆柱体，高压直流绝缘套管12可以穿过接地金属圆环101，高压直流绝缘套管12的一端可以没入绝缘树脂2中并与高压金属电极4相连，高压直流绝缘套管12的作用是将高压直流导电杆11与接地金属屏蔽罩1绝缘。
可选地，高压脉冲导电杆9可以从高压脉冲绝缘套管8中穿过，如图1所示，高压脉冲绝缘套管8可以形成为中空的圆柱体，高压脉冲绝缘套管8可以穿过金属圆环，高压脉冲绝缘套管8的一端可以没入绝缘树脂2中并与高压金属电极4相连，高压脉冲绝缘套管8的作用是将高压脉冲导电杆9与接地金属屏蔽罩1绝缘。
根据本发明的一些实施例，如图1所示，高压直流导电杆11和高压脉冲导电杆9均可连接在高压金属电极4的侧面，高压金属电极4的下端面可包裹半导电层5，以用于接触被测试样6表面，并向被测试样6表面施加高压直流电压和高压脉冲电压，实现电导电流和空间电荷的联合测量。并且，通过将高压直流导电杆11和高压脉冲导电杆9连接在高压金属电极4的侧面，可以减小电导电流—空间电荷联合测量装置100的体积，降低成本。
可选地，半导电层5可与高压金属电极4紧密贴合，以尽可能地减小声波在被测试样6表面的反射，进一步降低干扰因素对测量结果的影响，提高测量精度。
根据本发明的一些实施例，测量时，被测试样6上表面与半导电层5接触，并且被测试样6的下表面可与金属外电极17及中心金属电极22接触，从而可以通过高压金属电极4、金属外电极17、中心金属电极22和绝缘隔板18共同构成三电极法电导电流测量单元，实现对被测试样6电导电流的测量。其中，被测试样6的尺寸不小于金属外电极17的外径，以确保测量工作的顺利进行。
在本发明的一些实施例中，如图1所示，接地金属板13上固定有金属固定环7，接地金属屏蔽罩1的下端可与金属固定环7相连，从而可以利用金属固定环7定位和固定接地金属屏蔽罩1，使接地金属屏蔽罩1的稳定性和可靠性更高。
根据本发明的一些实施例，接地金属板13上可设有绝缘隔板18，绝缘隔板18的至少一部分可夹在中心金属电极22与金属外电极17之间，绝缘隔板18可用于隔开中心金属电极22和金属外电极17，产生绝缘隔离的效果。
根据本发明的一些实施例，如图1所示，金属电极19外侧可以套有绝缘护套20，绝缘护套20的上端可与中心金属电极22相连，例如，在如图2所示的示例中，金属电极19的一侧紧贴在声波吸收块24下表面，金属电极19的其他部分紧贴绝缘护套20的内表面，绝缘护套20可用于隔离金属电极19与接地金属板13，保证金属电极19上信号的传输。
可选地，工作时，可以在中心金属电极22与被测试样6之间和被测试样6和半导电层5之间滴入硅油，以消除接触面的气隙，改善声波传播效果，进一步提高空间电荷的测量精度和测量结果的可靠性。
在本发明的一些实施例中，单刀双掷开关15可以置于金属屏蔽壳14内，单刀双掷开关15的输入端可与中心金属电极22连接，输出端可分别与金属屏蔽壳14、电导电流信号接线端口26连接。由此，切换单刀双掷开关15，就可以方便快速地实现电导电流测量与空间电荷信号测量的协同配合，从而可以有效避免高压脉冲对电导电流信号的干扰，实现pA级电流的高精度测量。同时，由于被测试样6的空间电荷测量区域与电导电流测量区域均为与中心金属电极22接触的部分，从而可以实现两种信号的同区域测量，进而可以进一步提高测量结果的可靠性。
根据本发明的一些实施例，金属外电极17一侧可以固定在接地金属板13上，另一侧可用于与被测试样6表面贴合，以将被测试样6上的表面电流屏蔽掉，降低测量结果受到干扰的概率。
在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，压电传感器23一侧可以固定在中心金属电极22下表面，中心金属电极22可以引出一根信号线25连接单刀双掷开关15的输入端，压电传感器23的另一侧可与声波吸收块24贴合，声波吸收块24可以紧贴在压电传感器23的下表面。由此，可以进一步降低声波的反射，提高测量的精度。
下面结合图1和图2详细描述根据本发明实施例的电导电流—空间电荷联合测量装置100的工作过程。
工作时，在中心金属电极22的中央位置滴几滴硅油，将被测试样6放置在滴有硅油的接地金属板13中央。在被测试样6表面中央位置滴入硅油，接着使高压金属电极4上的半导电层与被测试样6表面紧贴在一起，然后，施加所需的高压脉冲电压和高压直流电压，二者同时叠加在被测试样6上。切换单刀双掷开关15的输出端，就可以依次实现对电导电流与空间电荷信号的测量。
当进行电导电流测量时，控制单刀双掷开关15，使单刀双掷开关15的输入端与电导电流信号接线端口26连接，并停止高压脉冲电压输入以避免其对电导电流测量产生干扰，此时电导电流信号接线端口26输出电导电流信号，从而实现三电极法测量电导电流。
电导电流测量完成后，可以切换单刀双掷开关15，使得中心金属电极22接地，以保证空间电荷测量时中心金属电极22电位为地电位的要求，同时打开高压脉冲电压输入以产生空间电荷信号，此时空间电荷信号接线端口21输出空间电荷，从而可以实现电声脉冲法测量空间电荷。
并且，通过控制单刀双掷开关15的切换速度，可以实现极短时间内对电导电流与空间电荷的测量，在该时间段内可以认为电导电流与空间电荷不变，且电导电流与空间电荷的测量区域均为被测试样6上与高压金属电极4接触的区域，由此，可以实现对电导电流与空间电荷的同区域测量。
按照上述操作步骤，在指定测量时间内依次切换单刀双掷开关15的输出端，并进行相应的其他测量操作，可以实现对被测试样上同一块区域的电导电流与空间电荷的联合测量。
综上所述，根据本发明实施例的电导电流—空间电荷联合测量装置100，基于三电极结构，分别采用三电极法与电声脉冲法测量电导电流与空间电荷，并通过单刀双掷开关15的操作实现电导电流测量与空间电荷信号测量的协同配合，有效避免了高压脉冲对电导电流信号的干扰，实现pA级电流的高精度测量。同时，电导电流与空间电荷的测量区域相同，测量结果可靠性更高，而且测试结果能更有力地反映被测材料的电导特性与空间电荷特性间联系。此外，本测量装置小体积、高耐压的电极结构设计能够适应小试样和厚试样的测试需求。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (14)
1.一种电导电流—空间电荷联合测量装置，其特征在于，包括：
接地金属屏蔽罩，所述接地金属屏蔽罩内设有高压金属电极并填充用于固定高压金属电极的绝缘树脂，所述接地金属屏蔽罩上设有高压直流导电杆和高压脉冲导电杆，所述高压直流导电杆与所述高压金属电极相连，所述高压脉冲导电杆与所述高压金属电极之间连接有高压电容，所述高压金属电极、所述高压直流导电杆以及所述高压脉冲导电杆均与所述接地金属屏蔽罩绝缘；
接地金属板，所述接地金属板上设有金属电极，且所述接地金属板上方设有相互绝缘的金属外电极和中心金属电极，所述金属外电极与所述接地金属板相连并环绕所述中心金属电极，所述金属电极上端与所述中心金属电极之间连接有压电传感器和声波吸收块，所述接地金属板下面连接有罩住所述金属电极的金属屏蔽壳；
信号放大器，所述信号放大器位于所述金属屏蔽壳内并分别连接空间电荷信号接线端口和所述金属电极；
单刀双掷开关，所述单刀双掷开关与所述中心金属电极相连，用于使所述中心金属电极连接电导电流信号接线端口或接地。
2.根据权利要求1所述电导电流—空间电荷联合测量装置，其特征在于，所述接地金属屏蔽罩内顶面连接有绝缘支撑块，且所述高压金属电极的上端支撑在绝缘支撑块上，用于支撑高压金属电极并使高压金属电极与所述金属屏蔽罩之间绝缘。
3.根据权利要求1所述电导电流—空间电荷联合测量装置，其特征在于，所述接地金属屏蔽罩包括接地金属圆环和顶盖，所述顶盖封闭所述接地金属圆环的上端，所述接地金属圆环侧面开孔供所述高压直流导电杆和所述高压脉冲导电杆穿过，顶盖的上表面中心位置有一个未贯穿的半球形凹槽，用于固定接地金属屏蔽罩。
4.根据权利要求1所述电导电流—空间电荷联合测量装置，其特征在于，所述高压电容封装在所述绝缘树脂内。
5.根据权利要求1所述电导电流—空间电荷联合测量装置，其特征在于，所述高压直流导电杆和所述高压脉冲导电杆中任一个的外侧套有绝缘套管，用于使所述高压直流导电杆和所述高压脉冲导电杆中的任一个与接地金属屏蔽罩隔开。
6.根据权利要求1所述电导电流—空间电荷联合测量装置，其特征在于，所述高压直流导电杆和所述高压脉冲导电杆均连接所述高压金属电极的侧面，所述高压直流导电杆的下端面包裹半导电层,用于接触被测试样表面并向被测试样表面施加高压直流电压和高压脉冲电压。
7.根据权利要求6所述电导电流—空间电荷联合测量装置，其特征在于，所述半导电层与高压金属电极紧密贴合。
8.根据权利要求1所述电导电流—空间电荷联合测量装置，其特征在于，测量时被测试样上表面与半导电层接触且下表面与金属外电极及中心金属电极接触，其中，被测试样的尺寸不小于金属外电极的外径。
9.根据权利要求1所述电导电流—空间电荷联合测量装置，其特征在于，所述接地金属板上固定有金属固定环，所述接地金属屏蔽罩的下端与所述金属固定环相连。
10.根据权利要求1所述电导电流—空间电荷联合测量装置，其特征在于，所述接地金属板上设有绝缘隔板，所述绝缘隔板的至少一部分夹在中心金属电极与金属外电极之间，用于隔开所述中心金属电极和所述金属外电极。
11.根据权利要求1所述电导电流—空间电荷联合测量装置，其特征在于，所述金属电极外侧套有绝缘护套，所述绝缘护套的上端与所述中心金属电极相连。
12.根据权利要求1所述电导电流—空间电荷联合测量装置，其特征在于，所述单刀双掷开关置于金属屏蔽壳内，输入端与中心金属电极连接，输出端分别与金属屏蔽壳、电导电流信号接线端口连接。
13.根据权利要求1所述电导电流—空间电荷联合测量装置，其特征在于，所述金属外电极一侧固定在接地金属板上，另一侧与被测试样表面贴合。
14.根据权利要求1所述电导电流—空间电荷联合测量装置，其特征在于，所述压电传感器一侧固定在中心金属电极下表面，另一侧与声波吸收块贴合，所述声波吸收块紧贴在压电传感器的下表面。
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