CN217181068U - 一种固体绝缘的介电谱测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种固体绝缘的介电谱测量装置，涉及绝缘材料测量技术领域。本实用新型的目的是为了解决传统的介电谱测量装置无法实现液氮冷却和真空处理同时进行，以及固体试样不能与电极完全贴合的问题。一种固体绝缘的介电谱测量装置，介电谱测量装置实现测量与反馈一体化，可以根据实际需求来灵活地进行调节，智能化程度高。计算机根据预先设定的测量模式对电压源、温控装置和真空抽取装置输送指令，并且根据传感器反馈的信号进行调节，温控与真空处理可同时进行，具有较高的智能化。本实用新型可获得一种固体绝缘的介电谱测量装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及绝缘材料测量技术领域，具体涉及一种固体绝缘的介电谱测量装置。
背景技术
频域介电谱测量是以电介质物理为基础发展起来的一种测试方法，基于极化松弛理论，并通过试样的介电参数来分析材料的绝缘性能和老化程度等，具有包含信息丰富、低功耗以及稳定性强等优点。
介电谱测量装置是采集不同频率电压下通过绝缘材料的电流信号，进而输送到计算机用来计算绝缘材料的介电参数的一种设备。而实际进行测量时，大多需要对环境如温度和真空环境有严格要求，以环氧树脂的介电谱测试为例，被测试样需要在40℃及以上的环境下才能充分的激发材料内部的松弛行为，或者要求环境温度进行线性升温来测量介电温谱，而且在测试时需要保持真空环境，以尽量排除干扰因素。
目前的介电谱测量装置无法实现液氮冷却和真空处理同时进行，必须借助外部设备，测量时需不断人工操作控制环境参数，造成不便，并且容易造成测量误差。同时，在测量表面不平的固体试样时，由于电极多是较硬的金属板，无法和固体试样充分贴合，导致重复测量时接触面积无法固定，测试结果重复率低，容易出现偏差。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决传统的介电谱测量装置无法实现液氮冷却和真空处理同时进行，以及固体试样不能与电极完全贴合的问题，而提供一种固体绝缘的介电谱测量装置。
一种固体绝缘的介电谱测量装置，包括复合腔体、绝缘组件11、温度传感器12、绝缘软组件a 13、可移动电极a 14、可移动电极b 15、绝缘软组件b 16、加热装置、试样固定架18、压力传感器19、真空抽取装置21、液氮输送装置22、计算机23、电流表24、电压表25和电压源26，所述的真空抽取装置21由真空泵27和控制开关a 28组成，所述的液氮输送装置22由液氮罐29和控制开关b 30组成；可移动电极a 14和可移动电极b 15由铝箔制成；
所述的复合腔体是由外腔体4和内腔体5组成的密闭腔室，内腔体5设置在外腔体4内；所述的外腔体4的侧壁上分别设置有氮气排出管6和氮气输入管7，氮气输入管7与液氮罐29的出气管连通，所述的控制开关b 30与液氮罐29的阀门电连接，控制开关b 30的信号输入端与计算机23的信号输出端电连接；所述的内腔体5的侧壁上设置有真空排气管8，真空排气管8与真空泵27的进气管连通，真空泵27的进气管上设置有排气阀，控制开关a 28与真空泵27的阀门以及进气管上的排气阀电连接，控制开关a 28的信号输入端与计算机23的信号输出端电连接；
所述的内腔体5内设置有试样固定架18，试样固定架18的底面上设置有加热装置，加热装置的上表面设置有绝缘软组件b 16，绝缘软组件b 16的上表面设置有可移动电极b15；试样固定架18的顶面上设有螺纹孔，调节螺钉10与该螺纹孔螺纹连接，调节螺钉10的下端与绝缘组件11连接，绝缘组件11通过连接件与压力传感器19连接，压力传感器19的下端面设置有温度传感器12，温度传感器12通过连接件与绝缘软组件a 13连接，绝缘软组件a13的下端面设置有可移动电极a 14；
内腔体5的上口设置有腔盖1，腔盖1与内腔体5的上口密封连接；腔盖1上设有四个通孔，每个通孔内均穿设有一根导线管3，且通孔做密封处理；四根导线管3内依次设置有导线a 31、导线b 32、导线c 33和导线d 34，导线a 31的一端与可移动电极a 14连接，导线a31的另一端与电压源26连接，电压源26与电流表24连接，电流表24与导线b 32的一端连接，导线b 32的另一端与可移动电极b 15连接，所述的电压表25的两根导线分别连接在电压源26的两根导线上，电流表24、电压表25和电压源26的信号输出端通过导线与计算机23的信号输入端连接，电压源26有接地保护；导线c 33的一端与温度传感器12和压力传感器19的信号输出端连接，导线c 33的另一端与计算机23的信号输入端连接；导线d 34的一端与加热装置的信号输出端连接，导线d 34的另一端与计算机23的信号输入端连接。
本实用新型的有益效果：
(1)本实用新型一种固体绝缘的介电谱测量装置，外腔体和内腔体双腔体设计，使该测量装置可实现同时进行液氮冷却和真空处理，腔体的密封性以及抗外界电磁场干扰能力强。在使用时，可以根据实际需求灵活地对温度和压力进行调节，或结合计算机预先设定好的程序自动调控，具有良好的智能化程度。同时，本实用新型采用两电极系统，电极由延展性较好的铝箔制成，并且采用绝缘软橡胶与铝箔配合，可以与表面不平整的固体试样充分贴合，使重复测量时保持接触面积一致，保证测量结果的准确性。
(2)本实用新型介电谱测量装置实现测量与反馈一体化，可以根据实际需求来灵活地进行调节，智能化程度高。计算机根据预先设定的测量模式对电压源、温控装置和真空抽取装置输送指令，并且根据传感器反馈的信号进行调节，温控与真空处理可同时进行，具有较高的智能化。
本实用新型可获得一种固体绝缘的介电谱测量装置。
附图说明
图1为实施例1一种固体绝缘的介电谱测量装置的结构示意图，1为腔盖，2为密封垫圈，3为导线管，4为外腔体，5为内腔体，6为氮气排出管，7为氮气输入管，8为真空排气管，9为固定架，10为调节螺钉，11为绝缘组件，12为温度传感器，13为绝缘软组件a，14为可移动电极a，15为可移动电极b，16为绝缘软组件b，17为温控装置，18为试样固定架，19为压力传感器，20为导热金属片，21为真空抽取装置，22为液氮输送装置，23为计算机，24为电流表，25为电压表，26为电压源，27为真空泵，28为控制开关a，29为液氮罐，30为控制开关b，31为导线a，32为导线b，33为导线c，34为导线d。
图2为实施例1中复合腔体的结构示意图，1为腔盖，3为导线管，4为外腔体，5为内腔体，6为氮气排出管，7为氮气输入管，8为真空排气管。
图3为实施例1中内腔体及内容物的结构示意图，10为调节螺钉，11为绝缘组件，12为温度传感器，13为绝缘软组件a，14为可移动电极a，15为可移动电极b，16为绝缘软组件b，17为温控装置，18为试样固定架，19为压力传感器，20为导热金属片。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种固体绝缘的介电谱测量装置，包括复合腔体、绝缘组件11、温度传感器12、绝缘软组件a 13、可移动电极a 14、可移动电极b 15、绝缘软组件b 16、加热装置、试样固定架18、压力传感器19、真空抽取装置21、液氮输送装置22、计算机23、电流表24、电压表25和电压源26，所述的真空抽取装置21由真空泵27和控制开关a 28组成，所述的液氮输送装置22由液氮罐29和控制开关b 30组成；可移动电极a 14和可移动电极b 15由铝箔制成；
所述的复合腔体是由外腔体4和内腔体5组成的密闭腔室，内腔体5设置在外腔体4内；所述的外腔体4的侧壁上分别设置有氮气排出管6和氮气输入管7，氮气输入管7与液氮罐29的出气管连通，所述的控制开关b 30与液氮罐29的阀门电连接，控制开关b 30的信号输入端与计算机23的信号输出端电连接；所述的内腔体5的侧壁上设置有真空排气管8，真空排气管8与真空泵27的进气管连通，真空泵27的进气管上设置有排气阀，控制开关a 28与真空泵27的阀门以及进气管上的排气阀电连接，控制开关a 28的信号输入端与计算机23的信号输出端电连接；
所述的内腔体5内设置有试样固定架18，试样固定架18的底面上设置有加热装置，加热装置的上表面设置有绝缘软组件b 16，绝缘软组件b 16的上表面设置有可移动电极b15；试样固定架18的顶面上设有螺纹孔，调节螺钉10与该螺纹孔螺纹连接，调节螺钉10的下端与绝缘组件11连接，绝缘组件11通过连接件与压力传感器19连接，压力传感器19的下端面设置有温度传感器12，温度传感器12通过连接件与绝缘软组件a 13连接，绝缘软组件a13的下端面设置有可移动电极a 14；
内腔体5的出口设置有腔盖1，腔盖1与内腔体5的出口密闭连接；腔盖1上设有四个通孔，每个通孔内均穿设有一根导线管3，且通孔做密封处理；四根导线管3内依次设置有导线a 31、导线b 32、导线c 33和导线d 34，可移动电极a 14通过导线a 31与电压源26电连接，电压源26与电流表24电连接，电流表24通过导线b 32与可移动电极b 15电连接，所述的电压表25的两根导线分别连接在电压源26的两端，电流表24和电压表25的信号输出端通过导线与计算机23的信号输入端电连接，电压源26的信号输入端通过导线与计算机23的信号输出端电连接，电压源26有接地保护；温度传感器12和压力传感器19的信号输出端通过导线c 33与计算机23的信号输入端电连接；加热装置通过导线d 34与计算机23的信号输出端电连接。
所述的外腔体4和内腔体5由不锈钢制造，外腔体4和内腔体5互不连通，氮气排出管6和氮气输入管7位于外腔体4的两侧，保证液氮充分接触内腔体5。可移动电极a 14和可移动电极b 15由延展性较好的铝箔制成。
本实施方式的有益效果：
(1)本实施方式一种固体绝缘的介电谱测量装置，外腔体4和内腔体5双腔体设计，使该测量装置可实现同时进行液氮冷却和真空处理，腔体的密封性以及抗外界电磁场干扰能力强。在使用时，可以根据实际需求灵活地对温度和压力进行调节，或结合计算机预先设定好的程序自动调控，具有良好的智能化程度。同时，本实施方式采用两电极系统，电极由延展性较好的铝箔制成，并且采用绝缘软橡胶与铝箔配合，可以与表面不平整的固体试样充分贴合，使重复测量时保持接触面积一致，保证测量结果的准确性。
(2)本实施方式介电谱测量装置实现测量与反馈一体化，可以根据实际需求来灵活地进行调节，智能化程度高。计算机根据预先设定的测量模式对电压源、温控装置和真空抽取装置输送指令，并且根据传感器反馈的信号进行调节，温控与真空处理可同时进行，具有较高的智能化。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：所述的腔盖1通过密封垫圈2与内腔体5的上口密闭连接。
其他步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点是：所述的导线管3与通孔焊接连接，导线管3内设置有聚四氟乙烯，达到密封的效果。
其他步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：所述的四根导线管3通过固定架9固定。
其他步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：所述的绝缘组件11为高阻绝缘陶瓷。
其他步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：所述的绝缘软组件a 13和绝缘软组件b 16为绝缘软橡胶。该绝缘软橡胶为优质天然橡胶，以达到弹性好、耐磨的效果。
其他步骤与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：所述的加热装置由温控装置17和导热金属片20组成，试样固定架18的底面上设置有温控装置17，温控装置17的上表面设置有导热金属片20，导热金属片20的上表面设置有绝缘软组件b 16。试样固定架18上下两块圆形固定板和支柱组成。
其他步骤与具体实施方式一至六相同
采用以下实施例验证本实用新型的有益效果：
实施例1：如图1-3所示，一种固体绝缘的介电谱测量装置，包括复合腔体、绝缘组件11、温度传感器12、绝缘软组件a 13、可移动电极a 14、可移动电极b 15、绝缘软组件b16、加热装置、试样固定架18、压力传感器19、真空抽取装置21、液氮输送装置22、计算机23、电流表24、电压表25和电压源26，所述的加热装置由温控装置17和导热金属片20组成，所述的真空抽取装置21由真空泵27和控制开关a 28组成，所述的液氮输送装置22由液氮罐29和控制开关b 30组成；可移动电极a 14和可移动电极b 15由铝箔制成。
所述的复合腔体是由外腔体4和内腔体5组成的密闭腔室，内腔体5设置在外腔体4内；所述的外腔体4的侧壁上分别设置有氮气排出管6和氮气输入管7，氮气输入管7与液氮罐29的出气管连通，所述的控制开关b 30与液氮罐29的阀门电连接，控制开关b 30的信号输入端与计算机23的信号输出端电连接；所述的内腔体5的侧壁上设置有真空排气管8，真空排气管8与真空泵27的进气管连通，真空泵27的进气管上设置有排气阀，控制开关a 28与真空泵27的阀门以及进气管上的排气阀电连接，控制开关a 28的信号输入端与计算机23的信号输出端电连接。
所述的内腔体5内设置有试样固定架18，试样固定架18的底面上设置有温控装置17，温控装置17的上表面设置有导热金属片20，导热金属片20的上表面设置有绝缘软组件b16，绝缘软组件b 16的上表面设置有可移动电极b 15；试样固定架18的顶面上设有螺纹孔，调节螺钉10与该螺纹孔螺纹连接，调节螺钉10的下端与绝缘组件11连接，绝缘组件11通过连接件与压力传感器19连接，压力传感器19的下端面设置有温度传感器12，温度传感器12通过连接件与绝缘软组件a 13连接，绝缘软组件a 13的下端面设置有可移动电极a 14；所述的绝缘组件11为高阻绝缘陶瓷，所述的绝缘软组件a 13和绝缘软组件b 16为绝缘软橡胶。
内腔体5的出口设置有腔盖1，腔盖1通过密封垫圈2与内腔体5的出口密闭连接；腔盖1上设有四个通孔，每个通孔内均穿设有一根导线管3，导线管3与通孔焊接连接，导线管3内设置有聚四氟乙烯做密封处理，四根导线管3通过固定架9固定；四根导线管3内依次设置有导线a 31、导线b 32、导线c 33和导线d 34，可移动电极a 14通过导线a 31与电压源26电连接，电压源26与电流表24电连接，电流表24通过导线b 32与可移动电极b 15电连接，所述的电压表25的两根导线分别连接在电压源26的两端，电流表24和电压表25的信号输出端通过导线与计算机23的信号输入端电连接，电压源26的信号输入端通过导线与计算机23的信号输出端电连接，电压源26有接地保护；温度传感器12和压力传感器19的信号输出端通过导线c 33与计算机23的信号输入端电连接；加热装置通过导线d 34与计算机23的信号输出端电连接。
实施例2：一种固体绝缘的介电谱测量装置的测量方法，按以下步骤进行：
测量前，先将待测固体绝缘试样在可移动电极b 15上面，旋动调节螺钉10使可移动电极a 14下降至与待测固体绝缘试样紧密贴合，盖上腔盖1；测量时，先通过温度传感器12将内腔体5内的温度数据传送给计算机23，通过压力传感器19将内腔体5内的压力数据传送给计算机23，计算机23通过操控控制开关b 30控制氮气输入量以及温控装置17的电流大小来调节内腔体5内的温度，计算机23通过控制开关a 28控制真空泵27来调节内腔体5内的压力，然后温度传感器12和压力传感器19将调节后的温度数据和压力数据实时反馈给计算机23；计算机23控制电压源26使其产生电压值为1～5V、电压频率为10-2-107Hz的正弦交流电压，并通过导线a 31和导线b 32施加在待测固体绝缘试样上，最后计算机23根据采集到的电压表25和电流表24的数据，计算得出待测固体绝缘试样的介电参数。
计算机23通过操控控制开关b 30控制氮气输入量以及温控装置17的电流大小来调节内腔体5内的温度的步骤如下：当内腔体5内的温度过高时，计算机23操控控制开关b30将液氮通过氮气输入管7通入至内腔体5和外腔体4之间的腔室内，对内腔体5进行降温，并经氮气排出管6排出；当内腔体5内的温度过低时，计算机23通过操控控制开关b 30减少氮气输入量，并通过计算机23操控加大温控装置17的电流来升温，保证内腔体5内的温度范围为-50～300℃；
内腔体5内的温度保持恒温，或以-50～300℃内的任一温度开始进行恒速线性升温或恒速线性降温，并保证恒速线性升温和恒速线性降温后的温度在-50～300℃内。
计算机23通过控制开关a 28控制真空泵27调节内腔体5内的压力的步骤如下：当内腔体5内的气压过高时，计算机23通过控制开关a 28控制真空泵27向内腔体5外抽真空，减小内腔体5内的真空压力；当内腔体5内的气压过低时，计算机23通过控制真空泵27的进气管上的排气阀向内腔体5内送气，增加内腔体5内的真空压力，保证内腔体5内处于真空环境。
电压源26为变频交流电源，频率范围：10-2～107Hz，电压值为1～5V，可为试样施加不同频率的交流电压。
温度传感器12的型号为PT100，具有灵敏度高、测量范围广等优点。
压力传感器19的型号为HPT508，具有灵敏度高、耐高温耐低温等优点。
温控装置17为发热电偶丝，其型号为KS1700，具有稳定性高等优点。
Claims (7)
1.一种固体绝缘的介电谱测量装置，其特征在于所述的介电谱测量装置包括复合腔体、绝缘组件(11)、温度传感器(12)、绝缘软组件a(13)、可移动电极a(14)、可移动电极b(15)、绝缘软组件b(16)、加热装置、试样固定架(18)、压力传感器(19)、真空抽取装置(21)、液氮输送装置(22)、计算机(23)、电流表(24)、电压表(25)和电压源(26)，所述的真空抽取装置(21)由真空泵(27)和控制开关a(28)组成，所述的液氮输送装置(22)由液氮罐(29)和控制开关b(30)组成；可移动电极a(14)和可移动电极b(15)由铝箔制成；
所述的复合腔体是由外腔体(4)和内腔体(5)组成的密闭腔室，内腔体(5)设置在外腔体(4)内；所述的外腔体(4)的侧壁上分别设置有氮气排出管(6)和氮气输入管(7)，氮气输入管(7)与液氮罐(29)的出气管连通，所述的控制开关b(30)与液氮罐(29)的阀门电连接，控制开关b(30)的信号输入端与计算机(23)的信号输出端电连接；所述的内腔体(5)的侧壁上设置有真空排气管(8)，真空排气管(8)与真空泵(27)的进气管连通，真空泵(27)的进气管上设置有排气阀，控制开关a(28)与真空泵(27)的阀门以及进气管上的排气阀电连接，控制开关a(28)的信号输入端与计算机(23)的信号输出端电连接；
所述的内腔体(5)内设置有试样固定架(18)，试样固定架(18)的底面上设置有加热装置，加热装置的上表面设置有绝缘软组件b(16)，绝缘软组件b(16)的上表面设置有可移动电极b(15)；试样固定架(18)的顶面上设有螺纹孔，调节螺钉(10)与该螺纹孔螺纹连接，调节螺钉(10)的下端与绝缘组件(11)连接，绝缘组件(11)通过连接件与压力传感器(19)连接，压力传感器(19)的下端面设置有温度传感器(12)，温度传感器(12)通过连接件与绝缘软组件a(13)连接，绝缘软组件a(13)的下端面设置有可移动电极a(14)；
内腔体(5)的出口设置有腔盖(1)，腔盖(1)与内腔体(5)的出口密闭连接；腔盖(1)上设有四个通孔，每个通孔内均穿设有一根导线管(3)，且通孔做密封处理；四根导线管(3)内依次设置有导线a(31)、导线b(32)、导线c(33)和导线d(34)，可移动电极a(14)通过导线a(31)与电压源(26)电连接，电压源(26)与电流表(24)电连接，电流表(24)通过导线b(32)与可移动电极b(15)电连接，所述的电压表(25)的两根导线分别连接在电压源(26)的两端，电流表(24)和电压表(25)的信号输出端通过导线与计算机(23)的信号输入端电连接，电压源(26)的信号输入端通过导线与计算机(23)的信号输出端电连接，电压源(26)有接地保护；温度传感器(12)和压力传感器(19)的信号输出端通过导线c(33)与计算机(23)的信号输入端电连接；加热装置通过导线d(34)与计算机(23)的信号输出端电连接。
2.根据权利要求1所述的一种固体绝缘的介电谱测量装置，其特征在于所述的腔盖(1)通过密封垫圈(2)与内腔体(5)的上口密闭连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种固体绝缘的介电谱测量装置，其特征在于所述的导线管(3)与通孔焊接连接，导线管(3)内设置有聚四氟乙烯。
4.根据权利要求1所述的一种固体绝缘的介电谱测量装置，其特征在于所述的四根导线管(3)通过固定架(9)固定。
5.根据权利要求1或4所述的一种固体绝缘的介电谱测量装置，其特征在于所述的绝缘组件(11)为高阻绝缘陶瓷。
6.根据权利要求1所述的一种固体绝缘的介电谱测量装置，其特征在于所述的绝缘软组件a(13)和绝缘软组件b(16)为绝缘软橡胶。
7.根据权利要求1或6所述的一种固体绝缘的介电谱测量装置，其特征在于所述的加热装置由温控装置(17)和导热金属片(20)组成，试样固定架(18)的底面上设置有温控装置(17)，温控装置(17)的上表面设置有导热金属片(20)，导热金属片(20)的上表面设置有绝缘软组件b(16)。
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