聚合物基半导电材料AC介电性能测试系统的研发

发布时间：2020-03-29 04:23

【摘要】：聚合物基半导电材料是一种填充型导电聚合物,通常采用物理共混法以高分子绝缘材料为基料加入导电成分而形成的具有一定导电能力,又具备优异力学性能的复合材料。在电气领域,半导电材料广泛应用于电缆及其附件的绝缘结构中,起到均匀电场的作用。半导电材料的介电性能对绝缘可靠性有很大影响,目前对电力电缆半导电材料的评价指标主要为直流体积电阻率,这并不适用于电缆长期在工频电压下运行,以及承受操作过电压和雷电过电压等高频电压的运行工况。因此有必要对半导电材料在不同频率电场下的介电性能进行研究。本文的主要目的是研发一套适用于聚合物基半导电材料的交流介电性能测试系统,为研究半导电材料的交流介电性能提供设备支持。要求能够在0~1MHz频率范围内实现交流等效电阻率、交流等效介电常数和损耗因数的测量。根据半导电材料的介电特性,建立了材料的电阻、电容并联等效电路,分别用于表征材料的电导和极化性能。设计了基于三电极的测试系统,以正弦电压为激励信号,为适用于半导电材料低电阻率的特点,在测量极和保护极之间加装由电压跟随器构成的驱动屏蔽,以消除保护极泄漏电流。同步采集激励电压、响应电流时域信号,通过阻抗分析法对交流等效介电参数进行计算。测试系统以虚拟仪器技术为平台,由硬件和软件两部分组成。硬件部分主要包括计算机、下位机、DDS信号发生器、功率放大器、电极系统、测量回路以及数据采集卡;软件部分则是基于LabVIEW软件开发的测试程序,包括串口通信、数据采集、数据处理、介电参数计算等。分模块对测试系统的各部分进行设计,并制作实物电路进行测试评价,在确保各模块实现设计目标后,搭建测试系统。对电阻、电容元器件构成的阻容并联电路进行测试,将测试结果与阻抗分析仪测试结果进行比较,完成系统验证。三电极系统下,对测量回路引线自身的等效阻抗进行测量,并在参数计算程序中予以消除,减小测试误差。利用电力电缆半导电屏蔽料制作测试试样,并进行测试。经验证,测试系统可以实现半导电材料交流介电性能的测试。
【图文】：

图 1-1 导体屏蔽的体积电阻率测量图g. 1-1 Measurement of volume resistivity for conductor shiel

图 1-2 绝缘屏蔽的体积电阻率测量图. 1-2 Measurement of volume resistivity for insulation shie数据显示、数据处理和存储等功能[10]。该测试预示着虚拟仪器技术在测试技术领域更广泛地
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM247;TP311.52

【参考文献】

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本文编号：2605435