高壓擊穿強度測量儀：系統組成、檢測技術

高壓生成與精確調控系統

采用高頻諧振倍壓技術替代傳統工頻升壓方案，基于全橋LLC拓撲結構實現能量高效轉換。直流輸入經IGBT開關組生成20-150kHz高頻方波，通過磁芯截面積優化設計的高頻變壓器（磁密控制在0.25T以下）實現初次級電壓轉換，配合多級油浸式電容-二極管倍壓網絡，可在1.5m3空間內輸出300kV穩定直流高壓。采用雙閉環反饋控制（電壓環+電流環），通過霍爾傳感器實時監測輸出電壓，結合數字電位器實現0.05kV步進調節，升壓速率可精確控制在0.1-5kV/s范圍內，滿足IEC 60243標準要求。

 動態擊穿監測機制

在電極系統中集成μA微電流檢測模塊，采用四線制開爾文連接消除接觸電阻影響。當測試電壓施加至試樣時，高阻計（輸入阻抗>10^15Ω）實時采集泄漏電流，配合0.1pF級耦合電容濾除環境干擾。擊穿判定采用三級聯鎖策略：初級觸發閾值為設定電流值的80%（如5mA對應4mA預警），次級通過電流變化率（di/dt>10A/μs）識別瞬態放電，末級采用介質恢復電壓檢測法（1s內電壓跌落>95%判定擊穿）。三重驗證機制將誤判率控制在0.1%以下。

多物理場耦合檢測技術

• 局部放電定位：在試樣表面布設16通道超聲傳感器陣列（中心頻率150kHz），通過時域反射法（TDR）計算放電點位置，空間分辨率達±2mm

• 熱失控監測：嵌入分布式光纖光柵（FBG），每厘米布置1個測溫點，實時捕捉擊穿前的溫度梯度變化（靈敏度0.1℃）

• 氣體成分分析：測試艙集成質譜采樣接口，可在線檢測O3、NOx等放電產物濃度，評估材料碳化程度