相位信息的電壓信號(hào)。
[0024]所述的任意波形函數(shù)發(fā)生器I的第一輸出端對(duì)應(yīng)通道為高壓電源2提供任意波形信號(hào)，控制高壓電源2輸出任意波形周期電場(chǎng)的頻率，的第二輸出端對(duì)應(yīng)通道根據(jù)空間電荷檢測(cè)的相位分辨率要求為激勵(lì)模塊3提供激勵(lì)觸發(fā)信號(hào)，控制激勵(lì)模塊3輸出的激勵(lì)信號(hào)頻率，高壓電源2和激勵(lì)模塊3的頻率設(shè)置基于自動(dòng)均分移相原理。
[0025]所述的自動(dòng)均分移相原理:高壓電源2和激勵(lì)模塊3的頻率值為非整倍數(shù)關(guān)系時(shí)，各自通過(guò)整數(shù)個(gè)周期后可實(shí)現(xiàn)某一時(shí)間點(diǎn)同步，此過(guò)程中激勵(lì)模塊3輸出的連續(xù)激勵(lì)序列稱為激勵(lì)特征序列，可實(shí)現(xiàn)對(duì)任意波形周期電場(chǎng)的自動(dòng)均分移相，且適用于任意波形周期電場(chǎng)下的空間電荷測(cè)量，如圖2所示，激勵(lì)模塊3輸出頻率為25.5Hz時(shí)的激勵(lì)特征序列對(duì)50Hz高壓電場(chǎng)O?360°相位范圍的自動(dòng)均分移相結(jié)果。
[0026]所述的激勵(lì)模塊3和高壓電源2的頻率值，基于特征方程N(yùn)a/fa= N p/fp設(shè)定，其中匕和f。分別是高壓電源2和激勵(lì)模塊3的頻率，N , N。分別是完成一個(gè)自動(dòng)均分移相掃描周期所需的高壓電源2最小整周期數(shù)和激勵(lì)模塊3激勵(lì)數(shù)，其值在匕和f p確定后是唯一的。完成單次自動(dòng)均分移相掃描的周期時(shí)間為Na/fa，激勵(lì)模塊3頻率f/j、于或大于高壓電源2頻率fa皆可。如圖3 (b) - (c)所示，當(dāng)激勵(lì)模塊3頻率小余或大于高壓電源2頻率50Hz時(shí)，都可實(shí)現(xiàn)空間電荷的檢測(cè)，且激勵(lì)模塊3頻率分別設(shè)置為25.5Hz，101Hz，1001Hz時(shí)，單次自動(dòng)均分移相掃描周期分別僅需為2s、0.1sUs0
[0027]所述的自動(dòng)均分原理的相位分辨率為2 Ji /Np，可通過(guò)提高激勵(lì)模塊的周期數(shù)Np實(shí)現(xiàn)高分辨率測(cè)量。如圖3(b) - (c)所示，當(dāng)激勵(lì)模塊3頻率分別設(shè)置為25.5Hz，1010Hz，1001Hz時(shí)，空間電荷的相位檢測(cè)分辨率分別為7.06°、3.56。和0.36。。
[0028]所述的高壓電源2優(yōu)選為高壓放大器，通過(guò)對(duì)任意波形函數(shù)發(fā)生器I輸出的任意波形信號(hào)放大，獲得不同類型、頻率和幅值的高壓周期電壓，為空間電荷檢測(cè)模塊4提供任意波形周期電場(chǎng)。
[0029]所述的激勵(lì)模塊3用于為空間電荷檢測(cè)模塊4施加一個(gè)激勵(lì)，激勵(lì)的類型可以為電脈沖或壓力波。
[0030]所述的空間電荷檢測(cè)模塊4包括:電極系統(tǒng)41、待測(cè)試樣42和電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化電路43，其中:電極系統(tǒng)41分別與高壓電源2和激勵(lì)模塊3相連，待測(cè)試樣42置于電極系統(tǒng)41中，電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化電路43將待測(cè)試樣內(nèi)部形成的表征空間電荷信息的非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，可采用電聲脈沖法或壓力波法原理。
[0031]所述的電阻分壓器5用于監(jiān)測(cè)施加在待測(cè)試樣42上的任意波形周期電場(chǎng)相位，為空間電荷分析單元62提供相位提取的依據(jù)。
[0032]所述的處理單元6包括:信號(hào)測(cè)量裝置61和空間電荷分析單元62，其中:信號(hào)測(cè)量裝置61的兩輸入端分別與空間電荷檢測(cè)模塊4的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化電路43和電阻分壓器5相連，信號(hào)測(cè)量裝置61的輸出端與空間電荷分析單元62相連并傳輸表征任意波形周期電場(chǎng)相位和空間信息的電壓信號(hào)；
[0033]所述的信號(hào)測(cè)量裝置61用于對(duì)空間電荷檢測(cè)模塊4輸出的表征空間電荷信息的電壓信號(hào)和電阻分壓器5輸出的表征任意波形周期電場(chǎng)相位的電壓信號(hào)進(jìn)行同步測(cè)量和保存，優(yōu)選為含連續(xù)事件采集功能的測(cè)量裝置，連續(xù)事件采集數(shù)大于一個(gè)自動(dòng)均分移相周期內(nèi)所需的激勵(lì)數(shù)，以便數(shù)據(jù)平均，提供測(cè)量信號(hào)的信噪比；
[0034]所述的空間電荷分析單元62基于激勵(lì)模塊3輸出的激勵(lì)，根據(jù)激勵(lì)特征序列實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)測(cè)量裝置61保存的表征任意波形周期電場(chǎng)相位的電壓信號(hào)進(jìn)行相位提取，從而確定不同相位下空間電荷的分布情況。
實(shí)施例2
[0035]本實(shí)施例采用的試樣、器件及其具體參數(shù)為:待測(cè)試樣42材料為低密度聚乙烯，厚度為350 μ m ;高壓電源2輸出50Hz方波電壓，峰峰值2kV，上升沿0.75ms，波形如圖4 (a)所示；激勵(lì)模塊3采用高壓電脈沖源，幅值lkV，頻率1001Hz，如圖4(b)所示，相位分辨率分別0.36°，單次自動(dòng)均分移相周期為Is ;空間電荷檢測(cè)模塊4的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化電路43采用電聲脈沖法原理檢測(cè)，其它設(shè)置同實(shí)施例1。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于空間電荷測(cè)量的自動(dòng)均分移相檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括:任意波形函數(shù)發(fā)生器、高壓電源、激勵(lì)模塊、空間電荷檢測(cè)模塊、電阻分壓器和處理單元，其中:任意波形函數(shù)發(fā)生器的第一信號(hào)輸出端與高壓電源的輸入控制端相連并傳輸任意波形信號(hào)，任意波形函數(shù)發(fā)生器的第二信號(hào)輸出端與激勵(lì)模塊的輸入控制端相連并傳輸激勵(lì)觸發(fā)信號(hào)，高壓電源的輸出端分別與空間電荷檢測(cè)模塊和電阻分壓器的高壓輸入端相連并傳輸任意波形周期電場(chǎng)信號(hào)，激勵(lì)模塊輸出端和空間電荷檢測(cè)模塊相連并提供激勵(lì)信號(hào)，空間電荷檢測(cè)模塊的輸出端與處理單元相連并傳輸表征空間電荷信息的電壓信號(hào)，電阻分壓器的輸出端與處理單元相連并傳輸表征任意波形周期電場(chǎng)相位信息的電壓信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于空間電荷測(cè)量的自動(dòng)均分移相檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，所述的任意波形函數(shù)發(fā)生器的第一輸出端對(duì)應(yīng)通道為高壓電源提供任意波形信號(hào)，控制高壓電源輸出任意波形周期電場(chǎng)的頻率，的第二輸出端對(duì)應(yīng)通道根據(jù)空間電荷檢測(cè)的相位分辨率要求為激勵(lì)模塊提供激勵(lì)觸發(fā)信號(hào)，控制激勵(lì)模塊輸出的激勵(lì)信號(hào)頻率。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于空間電荷測(cè)量的自動(dòng)均分移相檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，所述的自動(dòng)均分移相是指高壓電源與激勵(lì)模塊的頻率值滿足公式Na/fa= Np/fp，其中fp分別是高壓電源和激勵(lì)模塊的頻率值，兩者為非整數(shù)倍關(guān)系；Na和N p分別是完成一個(gè)自動(dòng)均分移相掃描周期所需的高壓電源最小整周期數(shù)和激勵(lì)模塊激勵(lì)數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于空間電荷測(cè)量的自動(dòng)均分移相檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，所述的自動(dòng)均分移相的相位分辨率為2 η /Np，完成單次自動(dòng)均分移相掃描的周期時(shí)間為Na/fao5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于空間電荷測(cè)量的自動(dòng)均分移相檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，所述的處理單元包括:信號(hào)測(cè)量裝置和空間電荷分析單元，其中:信號(hào)測(cè)量裝置的兩輸入端分別與空間電荷檢測(cè)模塊和電阻分壓器相連，信號(hào)測(cè)量裝置的輸出端與空間電荷分析單元相連并傳輸表征任意波形周期電場(chǎng)相位的電壓信號(hào)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于空間電荷測(cè)量的自動(dòng)均分移相檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，所述的空間電荷分析單元基于激勵(lì)模塊輸出的激勵(lì)，根據(jù)激勵(lì)特征序列對(duì)信號(hào)測(cè)量裝置保存的表征任意波形周期電場(chǎng)相位的電壓信號(hào)進(jìn)行相位提取，得到不同相位下空間電荷的分布情況。7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的用于空間電荷測(cè)量的自動(dòng)均分移相檢測(cè)系統(tǒng)，其特征是，所述的信號(hào)測(cè)量裝置對(duì)空間電荷檢測(cè)模塊輸出的表征空間電荷信息的電壓信號(hào)和電阻分壓器輸出的表征任意波形周期電場(chǎng)相位的電壓信號(hào)進(jìn)行同步測(cè)量和保存。
【專利摘要】一種測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域的用于空間電荷測(cè)量的自動(dòng)均分移相檢測(cè)系統(tǒng)，包括：任意波形函數(shù)發(fā)生器、高壓電源、激勵(lì)模塊、空間電荷檢測(cè)模塊、電阻分壓器和處理單元，其中：任意波形函數(shù)發(fā)生器的第一信號(hào)輸出端與高壓電源的輸入控制端相連，任意波形函數(shù)發(fā)生器的第二信號(hào)輸出端與激勵(lì)模塊的輸入控制端相連，高壓電源的輸出端分別與空間電荷檢測(cè)模塊和電阻分壓器的高壓輸入端相連并傳輸任意波形周期電場(chǎng)信號(hào)，激勵(lì)模塊輸出端和空間電荷檢測(cè)模塊相連并提供激勵(lì)信號(hào)，空間電荷檢測(cè)模塊的輸出端與處理單元相連并傳輸表征空間電荷信息的電壓信號(hào)，電阻分壓器的輸出端與處理單元相連并傳輸表征任意波形周期電場(chǎng)相位信息的電壓信號(hào)。本發(fā)明無(wú)需相位檢測(cè)電路，不僅提高了空間電荷測(cè)量的相位分辨率，縮短了移相掃描周期，且對(duì)激勵(lì)的頻率范圍并無(wú)要求。
【IPC分類】G01R29/24
【公開(kāi)號(hào)】CN105334403
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510695657
【發(fā)明人】吳建東, 尹毅
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2015年10月23日