PEA空间电荷测量系统精确评估高压聚合物绝缘材料耦合效应

电声脉冲法是一种无损的空间电荷测量技术。它用于描述聚合物绝缘材料内部的空间电荷分布、积累及其整体行为。空间电荷观测正在成为评估直流绝缘应用(尤其是高压电缆)中的聚合物材料测试时，使用较广泛的技术。
  在高压直流电缆、新能源装备等关键领域，聚合物绝缘材料中的空间电荷积聚是引发材料老化、电场畸变甚至设备失效的核心隐患。华测仪器开发的PEA法空间电荷测量系统，通过非破坏性电荷分布动态监测技术，为材料研发与绝缘诊断提供精度高的解决方案。

华测仪器空间电荷测量系统原理图

一、技术原理

双重电场加载：在试样电极间同步施加高压直流电场（模拟实际工况）与纳秒级高压脉冲（上升时间快、脉宽短），激发绝缘材料内部电荷响应。

声波信号解析：空间电荷受扰动产生声压波，经耐高温压电传感器捕获后，通过高带宽信号处理单元（增益40dB，带宽1GHz）转换为电荷密度分布图。

动态耦合分析：系统可实时监测电荷积累、消散过程，并解耦空间电荷-电场强度的交互效应，揭示绝缘劣化机理。

二、应用场景

高压直流电缆材料评估：

直接关联空间电荷积聚与电缆过早失效的因果关系，为聚乙烯（XLPE）、环氧树脂等材料选型提供数据支撑。

绝缘劣化诊断：

通过纯环氧试样在5kV/mm场强下的电荷消散特性测试，验证温度校正模型，预判材料寿命。

新能源设备开发：

适用于储能电容器、压电传感器等复合绝缘材料的电荷-电场耦合行为研究。