在实 际应用中，当电介质或电容器充电后，存储的能量被放电到外部负载，放电过程由负载、电工互连和电容器组成的整个电  路决定，有时甚至电缆的长度变化也会强烈的影响放电过程、电压和电流波形。因此P-E回滞测量的放电条件与实际实用中的放电条件明显不同，并且在实际应用中从P-E回滞环获得的能量密度可能偏离（通常高于）真实的放电能量密度。为了评估介电材料在类似于现实应用的放电条件下的性能，另一种测试方式用于测量介电材料的储能特性。在测量过程中，首先将介电材料充电到给定的电压，然后，将电容器中的存储的能量放电到外部负载，如下图（1），经测试的介电材料可以建模为理想的无损耗电容，与电阻{等效串联电阻（ESR）}串联，代表介质材料的损耗。很容易看出，当外部负载电阻RL》ESR时，大部分储存的能量将通过ESR（电介质材料tanδ 、电极和连接电缆的电阻等）消散，并且来自RL测量的能量密度将远远小于存储的能量密度（快速放电）。因此，如果RL》ESR，介质电容器的放电效率将取决于负载条件，并且可以非常高。RL的选 取影响着测试的放电速度。较大的RL意味着较大的RLC常数（C是材料的电容）较慢的放电速度。在测试中，尽管可以固定RL，但是介电材料的电容是可能不是恒定的，因为材料介电性能具有场致依赖性。无论怎样，总是可以使用负载电阻和弱场电容来估算放电速度，并选择负载电阻进行测试。

储能电介电放电行为  

1. 典型的测试电路  

华测Huace-DCS10KV储能电介质充放电系统采用**设计的电容放电电路来测量，测试电路如下图所示。在该电路中，首先将  

介电膜充电到给定电压，之后通过闭合高速MOS高压开关，存储在电容器膜中的能量被放电到电阻器负载。在放电过程中电压  

对样品的时间依赖性可以通过检波器进行记录。介电材料的储能性能通常取决于放电速度，可通过改变负载电阻器的电阻来  

调节。通常测试系统中装了具有不同电阻的电阻器。在测试过程中，用户需要选择电阻器或几个电阻器的组合获得得所需的  

电阻，并将电阻器或电阻的组合连接到测试的电介质材料。在该电路中，选择高压MOSFET开关以释放储存的能量非常重要。  

该开关限制电路的*大放电速度和*大充电电压。本套测试系统由放电采集电路、高压放大器或高压直流电源和控制计算机  

构成。在测试中，测试人员需要通过选择合适的电阻来确定测量的放电速度，测试样品上的电压可以由计算机自动获得。  

1、电流探头带宽：120MHz；  

2、峰值电流：0-100A，150 A(多种电流可监测）；  

3、电流采集精度：1mA；  

4、高压源模块：3KV，5KV， 10kV，15KV多可选（电流：0-5mA）；  

5、开关适用：100万次，耐压15kV；  

6、温控范围：0-200℃；  

7、温度稳定性和精度：0.1℃；  

8、测试样品：薄膜，厚膜，陶瓷，玻璃等；  

9、可以配合各种极化设备进行多种压电材料和介电材料的测试。  

1、 本系统采用特殊高压开关，通过单刀双掷控制充电和放电过程，开关可以承受10kV高压，寄生电容小，动作时间短；  

2、 电压10kV，电流5mA；  

3、 可外接高压放大器或高压直流电源；  

4、 通过电流探头检测放电电流，可达100A；  

5、 可以实现欠阻尼和过阻尼两种测试模式，欠阻尼测试时，放电回路短路，不使用电阻负载，过阻尼测试时，使用较大的高精  度无感电阻作为放电负载；

6、 可以作为一个信号源，产生任意波形；  

7、 通过示波器采集数据，并能直接计算储能密度；  

8、 定制载样平台，可适用于陶瓷和薄膜样品测试；  

9、 可以进行变温测试，RT~200℃；  

10、 可以进行疲劳测试；  

11、 还可用于极化材料之用。  

电介质充放电系统的测量－技术概述  

利用放电电路进行测试  

       与P-E回滞测量类似，在放电测试之前，应在介电材料的表面制备导电电极，还应测量可用于估计测试的放电速度的弱场介电特性。因为在测试中经常涉及几千伏的高电压，所以介电材料通常浸入硅油中。测试者应该确定他们感兴趣的放电速度。放电速度可以通过样品的低场电容C和负载电阻RL(RLC常数）粗略计算。一旦确定了期望的放电速度，就可以选择负载电阻器并将其连接到  测试样品，然后将充电电压施加到介电材料。一旦样品充电，然后通过按下电路盒上的放电按钮关闭高速开关，将储存的能量释放到负载电阻器，电阻器上电压的时间依赖性就可由计算机自动记录。

       在此将以P（VDF-TrFE-CFE）三元共聚物（63／37／7.5）作为示例材料，来演示如何解释放电结果。使用上图所示的电路，表征三元共聚物对负载电阻器的放电行为。使用时间相关的电压数据公式，可以计算放电能量密度的时间依赖性。图中显示了三元共聚物中不同充电电场的1MΩ负载的放电能量密度随时间的变化。总放电能量密度与从单极P-E回路推导出的能量密度相当。这里  

使用薄膜样品的电容在1kHz下测量为约1nF。对几种三元共聚物膜样品进行表征发现，由于极化响应的非线性和频率依赖性，三元共聚物的放电特性不能简单地通过RC常数来描述，其中R是电阻(R=RL+ESR)假设电容器电容不随频率、电场和RC电路的时间常数(τ=RLC+ESRXC)变化，如果RL>ESR，可以忽略ESRXC,，则放电能量密度与时间的关系如下：Uc(1)=UD(1-e-(21/t))式中，UD为放电能量。  

       为了便于比较，使用1nF的电容和1MΩ的负载电阻，利用公式来估算能量放电时间。70％能量释放所需理论放电时间为0.6ms，50％能量释放所需理论放电时间为0.35ms。而实验中，这两种能量释放所需放电时间分别为0.66ms和0.3ms。估计值和测量值之间的差异反映了非线性［有效介电常数在高场（＞100MV／m）变小］和介电响应的频率依赖性（介电常数在更高频率或更短放电时间下变得更小）。此外，ESR在高频（或短放电时间）下很小，并且在放电后时间变长。对于相同的三元共聚物薄膜电容器，其他负载电阻（(RLL分别为100kΩ和1kΩ）下放电能量密度如图所示。正如预期的那样，减小的RL会缩短放电时间。然而，仔细检查实验数据发现，放电时间的减少与RL的减少不成比例。  

3 年保修  

      华测仪器**的产品可靠性和广泛的 3 年保修服务**结合，帮助您实现业务目标、 增强测量信心、降低拥有成本、增强操作方便性。