文章详情
脉冲电声法（PEA）空间电荷测试系统测量技术
日期：2026-01-12 22:32
浏览次数：0
摘要：脉冲电声法（PEA）空间电荷测试系统测量技术脉冲电声法（Pulse Electro-Acoustic Method，简称PEA）是一种用于检测电介质材料内部空间电荷分布的无损检测技术。
一、什么是PEA？
脉冲电声法（Pulse Electro-Acoustic Method，简称PEA）是一种用于检测电介质材料内部空间电荷分布的无损检测技术。该方法基于电-声耦合原理，通过施加高压短脉冲激励，在材料内部产生瞬态电场力，使空间电荷发生微小位移，从而激发弹性波。这些声波信号经由高灵敏度传感器接收并转化为电信号，再通过信号处理系统进行重构与分析，获得材料内部空间电荷的密度、极性及分布位置等关键信息。目前，华测仪器****并生产的空间电荷测量系统即采用PEA技术，广泛应用于高电压绝缘材料、聚合物薄膜、电缆绝缘层等领域的研究与质量控制。
二、PEA技术的基本原理
PEA技术的在于利用电场与声场之间的相互作用。当在被测样品两端施加一个纳秒级的高压电脉冲时，材料内部原有的空间电荷会在瞬态电场作用下发生加速运动。由于电荷具有质量，其加速度变化会引发局部机械应力，进而激发出超声波信号。这些超声波沿材料传播至传感器端面，被压电传感器接收并转换为电压信号。由于不同位置的电荷所产生的声波到达传感器的时间不同，因此可通过时间-幅值关系反演出电荷在厚度方向上的分布情况。整个过程无需对样品进行物理切割或引入外部探针，保持了样品的完整性。
三、PEA技术的主要优点
1.PEA技术无需与待测样品直接电气接触，测量过程中不会引入额外电荷或造成样品损伤。该特性使其适用于对完整性要求较高的材料，如高压电缆绝缘层、薄膜电子器件及生物介电材料等，实现真正的无损检测。
2. 系统能够探测到微小的电荷密度变化，对材料内部的微量电荷积累、界面电荷注入及缺陷相关电荷具有敏锐响应。在优化条件下，其空间分辨率可达微米级别，能够清晰分辨多层介质或界面的电荷分布差异。
3.单次脉冲激励即可完成一次完整的空间电荷剖面测量，典型测量周期在毫秒量级。PEA提升了数据采集速度，适合用于动态电荷行为研究，如直流电压下的电荷注入、迁移与消散过程。
4. PEA技术不仅适用于低介电常数的聚合物（如聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂等），也可用于高介电常数陶瓷、复合绝缘材料及多层结构介质。其测量能力不受材料导电性的严格限制，只要材料具备一定的介电性能且能承受脉冲电场，即可实施测量。
5. 通过校准与信号处理，PEA技术可输出电荷密度、电荷极性、内部电场强度等定量参数。
脉冲电声法（Pulse Electro-Acoustic Method，简称PEA）是一种用于检测电介质材料内部空间电荷分布的无损检测技术。该方法基于电-声耦合原理，通过施加高压短脉冲激励，在材料内部产生瞬态电场力，使空间电荷发生微小位移，从而激发弹性波。这些声波信号经由高灵敏度传感器接收并转化为电信号，再通过信号处理系统进行重构与分析，获得材料内部空间电荷的密度、极性及分布位置等关键信息。目前，华测仪器****并生产的空间电荷测量系统即采用PEA技术，广泛应用于高电压绝缘材料、聚合物薄膜、电缆绝缘层等领域的研究与质量控制。
二、PEA技术的基本原理
PEA技术的在于利用电场与声场之间的相互作用。当在被测样品两端施加一个纳秒级的高压电脉冲时，材料内部原有的空间电荷会在瞬态电场作用下发生加速运动。由于电荷具有质量，其加速度变化会引发局部机械应力，进而激发出超声波信号。这些超声波沿材料传播至传感器端面，被压电传感器接收并转换为电压信号。由于不同位置的电荷所产生的声波到达传感器的时间不同，因此可通过时间-幅值关系反演出电荷在厚度方向上的分布情况。整个过程无需对样品进行物理切割或引入外部探针，保持了样品的完整性。
三、PEA技术的主要优点
1.PEA技术无需与待测样品直接电气接触，测量过程中不会引入额外电荷或造成样品损伤。该特性使其适用于对完整性要求较高的材料，如高压电缆绝缘层、薄膜电子器件及生物介电材料等，实现真正的无损检测。
2. 系统能够探测到微小的电荷密度变化，对材料内部的微量电荷积累、界面电荷注入及缺陷相关电荷具有敏锐响应。在优化条件下，其空间分辨率可达微米级别，能够清晰分辨多层介质或界面的电荷分布差异。
3.单次脉冲激励即可完成一次完整的空间电荷剖面测量，典型测量周期在毫秒量级。PEA提升了数据采集速度，适合用于动态电荷行为研究，如直流电压下的电荷注入、迁移与消散过程。
4. PEA技术不仅适用于低介电常数的聚合物（如聚乙烯、聚丙烯、环氧树脂等），也可用于高介电常数陶瓷、复合绝缘材料及多层结构介质。其测量能力不受材料导电性的严格限制，只要材料具备一定的介电性能且能承受脉冲电场，即可实施测量。
5. 通过校准与信号处理，PEA技术可输出电荷密度、电荷极性、内部电场强度等定量参数。
