非线性电介质暂态介电特性测试技术初步研究

摘要

非线性电介质是指其电导率或（和）相对介电常数随电场变化而变化的绝缘介质。本文以研制实验室用非线性电介质暂态介电特性测试系统为背景展开研究，对暂态激励电压下非线性电介质的表征、测试方法及测试系统硬件及软件设计等问题进行了探讨，初步探索性研究了非线性电介质暂态介电特性测试技术。
　　首先，通过分析交流稳态激励下非线性电介质的等效电路模型的不足，对处于暂态激励电压下的非线性电介质进行电路建模，提出在等效电路中采用电压与电压对时间导数控制型的非线性电导与非线性电容串联来表征非线性绝缘材料的松弛特性，并采用多项式的形式描述等效电路中的非线性元器件，理论推导出暂态激励下响应电流中高频分量、松弛分量、直流分量的电流方程。
　　其次，设计了以Trek10/40A-HS型线性高压放大器、AMETEK5158型宽频前置放大器、NI PCI-5153型高速数字化仪为核心的硬件测试系统和以 Keithly6517B型静电计及其内置直流电压源为核心的硬件测试系统。通过对两套测试系统各自优势的分析，提出采用两套硬件测试系统分步测试的方法获取响应电流中的各分量。采用NI LabVIEW软件平台开发了集电压源控制、数据采集与保存、数据截取与滤波，参数拟合等功能为一体的测试系统软件。
　　最后，对纳米 CB掺杂的LDPE片状试样进行了实测，通过对测试结果的处理与分析，获取了描述非线性电介质的γ-E与εr-E特性曲线及等效电路模型参数，并对等效电路模型中表征非线性绝缘材料松弛特性部分的正确性进行了验证。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景、目的及意义

1.2非线性电介质测试技术的国内外研究现状

1.3本课题组针对交流稳态激励下非线性电介质测试技术研究

1.4课题来源及主要研究内容

第2章 暂态下非线性电介质的表征

2.1交流稳态下非线性电介质的表征

2.2暂态下非线性电介质的表征

2.3待测量和测试方法的确定

2.4 本章小结

第3章 测试系统硬件设计

3.1测试系统硬件总体结构

3.2测试系统硬件组成

3.3本章小结

第4章 测试系统软件设计

4.1测试系统软件总体结构

4.2基于LabVIEW平台的测试系统软件设计

4.3本章小结

第5章 实测结果与分析

5.1试样的制备

5.2高频分量测试系统实测结果与分析

5.3松弛与直流分量测试系统实测结果与分析

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢