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原文传递基于接触式降温的不同气氛条件低温闪络特性测试装置

专利名称：	基于接触式降温的不同气氛条件低温闪络特性测试装置
摘要：	本发明公开了一种基于接触式降温的不同气氛条件低温闪络特性测试装置，包括试验腔、样品台、加压及电压监测模块、温控模块、表面电位测试模块、气氛调节模块；其中，样品台设置在试验腔内，试验腔用于提供试验环境，加压及电压监测模块用于在试样表面施加电场并监测电压变化、记录闪络电压波形并保护电路；所述温控模块用于降温试样并监测温度；所述表面电位测试模块，用于测试试样在闪络不同阶段的表面电位分布变化；所述气氛调节模块用于构造不同表面气体环境并调节气压。能够对绝缘材料进行低温条件不同温度、不同表面气氛和真空度下的直流、交流和脉冲闪络测试。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安交通大学
发明人：	毛佳乐;成永红;冯思远;马文杰;王双;陈玉
专利状态：	有效
申请日期：	2023-05-26T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-03T00:00:00+0800
申请号：	CN202310604550.3
公开号：	CN116990385A
代理机构：	西安恒泰知识产权代理事务所
代理人：	李郑建
分类号：	G01N27/92;G01R31/12;G;G01;G01N;G01R;G01N27;G01R31;G01N27/92;G01R31/12
申请人地址：	710049 陕西省西安市咸宁西路28号
主权项：	1.一种基于接触式降温的不同气氛条件低温闪络特性测试装置，包括：试验腔(1)和样品台(2)，所述样品台(2)设置在试验腔(1)内，所述试验腔(1)用于提供试验环境，所述样品台(2)用于加载试样(17)并施加电压，其特征在于，还包括加压及电压监测模块(3)，温控模块(4)，表面电位测试模块(5)，气氛调节模块(6)，其中：所述加压及电压监测模块(3)用于在试样(17)表面施加电场并监测电压变化、记录闪络电压波形并保护电路；所述温控模块(4)用于降温试样并监测温度；所述表面电位测试模块(5)，用于测试试样(17)在闪络不同阶段的表面电位分布变化；所述气氛调节模块(6)用于构造不同表面气体环境并调节气压。 2.如权利要求1所述的基于接触式降温的不同气氛条件低温闪络特性测试装置，其特征在于，所述试验腔(1)为不锈钢密封腔体，在其内部可构建常压至超高真空的不同气压条件；所述样品台(2)包括高压电极(15)、地电极(16)、导热片(18)和绝缘纸(19)，被测的试样(17)放置在高压电极(15)和地电极(16)与导热片(18)之间，所述样品台(2)两端设置有螺纹拧紧装置，保证高压电极(15)和地电极(16)与试样(17)、试样(17)与导热片(18)之间平整贴合；所述加压及电压监测模块(3)包括高压电源及电压监测系统，均设置在试验腔(1)外，通过导线、真空法兰与试验腔(1)内的高压电极(15)和地电极(16)相连；其中，所述高压源用于提供直流、交流或脉冲电压，通过电极在试样(17)表面形成高电场，所述电压监测系统用于监测试样(17)表面电压变化，记录闪络电压波形，并在发生闪络后及时断开高压电源；所述温控模块(4)包括冷台(7)、温度监测系统(13)和液氮循环系统(14)，其中，所述冷台(7)设置于试验腔(1)内部样品台(2)下方，并与样品台(2)直接接触，用于降温试样(17)；所述液氮循环系统(14)设置于试验腔(1)外部，通过液氮循环管与冷台(7)相连，用于降温冷台(7)，为闪络测试提供低温环境；所述温度监测系统(13)采用热电偶和温度监测装置，用于即时监测试样(17)表面温度，并将温度信息反馈至液氮循环系统(14)，以达到控制试样(17)表面温度；所述表面电位测试模块(5)包括表面电位计(8)和三轴位移台(9)，其中，所述表面电位计(8)用于测试闪络不同阶段试样(17)表面电位变化，所述三轴位移台(9)用于调节表面电位计(8)的探头高度和位置；所述气氛调节模块(6)包括真空泵(10)、气压监测装置(11)和气体馈入装置(12)，其中，所述真空泵(10)和气压监测装置(11)用于调节试验腔(1)内的气体压强；所述气体馈入装置(12)用于提供不同的表面闪络测试气氛环境。 3.如权利要求2所述的基于接触式降温的不同气氛条件低温闪络特性测试装置，其特征在于，所述试样(7)为片状平整绝缘材料，厚度范围为1μm～1cm。 4.如权利要求2所述的基于接触式降温的不同气氛条件低温闪络特性测试装置，其特征在于，所述气氛环境的气体是绝缘气体，选择氮气、氦气、空气、六氟化硫或氩气。 5.如权利要求1所述的基于接触式降温的不同气氛条件低温闪络特性测试装置，其特征在于，所述试样(17)的材料选择高温超导输电系统、深空探测、可控核聚变等系统常用的低温绝缘材料，或者为其他有潜力用于低温绝缘的绝缘材料。 6.权利要求1-5其中之一所述的基于接触式降温的不同气氛条件低温闪络特性测试装置的测试方法，其特征在于，按照如下步骤执行：步骤1：将被测的试样(17)安装在样品台(2)中，依次平整放置试样(17)、导热片(18)和绝缘纸(19)后拧紧螺纹拧紧装置，保证高压电极(15)和地电极(16)与试样(17)表面贴合；步骤2：将样品台(2)放置于冷台(7)上方并压紧贴实，关闭试验腔门并拧紧防止漏气；步骤3：设定测试气氛环境，选择气体和气体压强；步骤3.1：若选择的气氛是空气环境，直接开启真空泵(10)至指定气体压强；步骤3.2：若选择的气氛不是空气环境，则需先排除空气，置换成指定气体，开启真空泵(10)抽出试验腔(1)内空气至较高真空，关闭真空泵(10)阀门，开启气体馈入装置(12)阀门，馈入指定气体至1标准大气压，之后关闭气体馈入装置(12)阀门，再打开真空泵(10)阀门抽出试验腔(1)内气体至较高真空，关闭真空泵(10)阀门，开启气体馈入装置(12)阀门，馈入指定气体至1标准大气压，重复上述步骤2～3次直至试样腔(1)内气体置换成指定气体，之后关闭馈入装置(12)阀门，开启开启真空泵(10)至指定气体压强。步骤4：设定被测的试样(17)表面温度，调整热电偶探头位置到试样(17)表面上方，开启液氮循环系统，调整液氮流速，监测试样(17)表面温度直至达到指定温度；步骤5：开启高压电源及电压监测模块(3)，设置施加于试样(17)表面的交流、直流或脉冲的电压高电压波形，同时监测并记录输出电压波形，直至闪络发生；步骤6：检查气氛条件和温度条件，若符合测试要求，则重复步骤5，若气氛或温度有变化，则利用真空泵(10)和气体馈入装置(12)调节气氛条件，利用液氮循环系统(14)调节试样表面温度，直至符合测试要求后，重复步骤5；步骤7：重复步骤5-6，根据测试绝缘材料设置重复次数1～100次，直至完成闪络测试；步骤8：关闭高压电源及电压监测模块(3)，关闭液氮循环系统(14)，关闭真空泵(10)，开启气体馈入装置(12)至试验腔(1)内气压恢复常压，开启试验腔(1)，更换试样(17)重复测试步骤1-7，或完成测试关闭测试系统。 7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的步骤5-8中，任意过程，可使用表面电位测试模块(5)对闪络过程中绝缘材料的表面电位分布进行测试，以获取更多的闪络特征数据。
所属类别：	发明专利