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表面電荷測量系統
日期：2025-10-18 20:33
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摘要：
直流電場下氣體絕緣設備中固體絕緣介質表面電荷的 積聚會導致固–氣界面的局部電場畸變，從而降低設備系統的絕緣水平。研究固-氣界面電荷的消散特性可為高壓直流氣體絕緣裝置的研發提供重要的理論基礎。利用針板電極向絕 緣材料表面注入電荷，在不同條件下進行固–氣界面電荷消散實驗。采用靜電探頭法測量試樣表面的電位分布，并通過 反演計算得到電荷密度分布。構建描述消散過 程的數學模型具有重要的工程實際意義。
為了研究固-氣界面電荷的消散現象，首先須在試樣表面施加一定的初始電荷。本系統采用經典的電暈充...
直流電場下氣體絕緣設備中固體絕緣介質表面電荷的 積聚會導致固–氣界面的局部電場畸變，從而降低設備系統的絕緣水平。研究固-氣界面電荷的消散特性可為高壓直流氣體絕緣裝置的研發提供重要的理論基礎。利用針板電極向絕 緣材料表面注入電荷，在不同條件下進行固–氣界面電荷消散實驗。采用靜電探頭法測量試樣表面的電位分布，并通過 反演計算得到電荷密度分布。構建描述消散過 程的數學模型具有重要的工程實際意義。
為了研究固-氣界面電荷的消散現象，首先須在試樣表面施加一定的初始電荷。本系統采用經典的電暈充電電路對試樣進行預充電，電極結構如下圖， 針電極施加 正極或負極性高壓直流電壓，板電極接地，針電極針尖距離試樣表面10mm（可通過軟件調整距離），可軟通過件設置一定的充電試驗。采用靜電電何探頭對材料的 表面電荷進行測量。為了對試樣表面進行掃描，通過步進電極搭建了針對二維平面的掃描平臺，如圖下所示。該 平臺將2個線性模組垂直安放，帶動試樣臺進行二 維平移運動，電荷探頭被垂直固定在試樣臺的正上 方，與試樣表面的距離保持為一定的測量距離（通過軟件控制步進電機移動）。探頭以圓周軌跡對樣品有效區域的掃描，實驗中，靜電探頭和電荷放大器相連，電荷放大器的輸出的模擬信號，通過12bit高分辨率 示波器采集，并傳輸到上位機進行運算處理。
