北京北广精仪仪器设备有限公司

电极法50点电压击穿试验仪

一、总要求

测试环境的目标是：确保测试结果真实反映电容器薄膜本身的介电强度，而非受到外界环境条件的干扰。

二、具体环境要求

1.环境温度

要求：恒定且可控。通常标准实验室温度规定为23±2°C。

原因：

分子运动：温度升高会使薄膜分子热运动加剧，导致载流子迁移率增加，从而降低材料的电阻率，可能使击穿电压值偏低。

散热：击穿过程有热击穿机制。环境温度过高会不利于试样在测试过程中的热量散发，增加热击穿的概率。

重复性：保持温度恒定是保证批次间、不同日期测试结果可重复对比的前提。

2.相对湿度

要求：严格控制。通常标准规定为50%±5%或50%±10%。

原因：（这是对薄膜测试影响极大的因素）

水分吸附：高分子薄膜（如BOPP、PET）会从空气中吸附微量水分。湿度越高，吸附量越大。水分会显著增加薄膜的电导率，并可能改变其介电常数，导致击穿电压严重下降。

表面闪络：即使在油中测试，如果从油槽中取出试样到装夹的过程中环境湿度过高，也可能在试样表面形成微小的水膜，影响表面电阻，间接影响结果。

设备安全：高湿度环境可能引起高压部分的凝露，造成设备短路或安全隐患。

3.测试介质（油浴环境）

这是薄膜50点测试的环境要求，因为它直接包裹着试样和电极。

介质类型：必须使用标准化的电气绝缘油，如变压器油或硅油。严禁使用非标准或已污染的油。

介质作用：

绝缘与冷却：防止沿面闪络，均匀散热。

均匀电场：油的介电常数高于空气，能改善电场分布。

对油浴的要求：

清洁度：油必须保持高度清洁，无杂质、水分和气泡。微小的杂质或气泡在高压下会发生局部放电，侵蚀薄膜，导致击穿电压值异常偏低。

油温：油温也需控制，通常与环境温度一致（如23°C）。测试过程中油温会缓慢上升，但应避免大幅波动。

定期更换/过滤：根据使用频率，需要定期对绝缘油进行过滤或更换，以确保其绝缘性能。

4.大气压力

要求：通常在标准大气压下（86kPa~106kPa）进行。对于常规测试，只要实验室不在高原或气压地区，此因素影响较小。

原因：气压会影响气体的击穿场强（帕申定律）。如果测试在空气中进行，气压影响巨大。但在油中进行时，影响被屏蔽。不过，保持标准气压是良好实验室实践的一部分。

5.电磁干扰与振动

电磁干扰：

要求：远离强电磁干扰源（如大功率电机、变频器、无线电发射设备）。

原因：高压测试信号微弱，电磁干扰可能影响电压采集系统的稳定性，导致读数不准或误动作。

振动与灰尘：

要求：试验台应稳固，避免明显振动。环境应保持清洁，无大量灰尘。

原因：振动可能影响电极的稳定接触。灰尘落入油中或附着在试样上会成为杂质。

6.电源质量

要求：稳定的交流电源，电压波动范围应在额定电压的±10%以内。好配备稳压电源。

原因：电源波动会影响高压升压器的输出稳定性和控制系统的精度。

三、总结：理想测试环境的构成

为确保您的电容器薄膜50点介电强度测试数据可靠，您的实验室环境应尽可能满足以下条件：

|环境因素 |理想要求| 主要原因|

|温度 |23±2°C| 避免热运动影响材料电性能，保证测试重复性|

|相对湿度| 50%±5%| 防止薄膜吸潮导致电性能劣化，保障设备安全|

|测试介质（油）|标准的绝缘油| 防止闪络、均匀电场，避免杂质引起提前击穿|

|实验室环境| 无强电磁干扰、无振动 |保证测量系统精度和稳定性，避免外界污染|

|电源| 稳定，建议使用稳压器| 确保升压速率和电压读数的准确性|

简单来说，一个专业的电容器薄膜击穿电压测试实验室，应该是一个恒温恒湿、干净整洁、电磁环境洁净的屏蔽房间。任何对环境控制的疏忽，都会使昂贵的设备和精密的电极系统失去意义，因为您测量的不再是材料本身的特性，而是被环境噪声污染后的数据。

在进行正式测试前，尤其是对比不同批次产品或进行质量认证时，必须花费时间让试样和测试油在标准温湿度环境下充分稳定（通常需要24小时以上），以达到热平衡和湿平衡，这是获得准确数据的关键步骤。

电极法50点电压击穿试验仪

一、测试原理与结构差异

‌单点电极法‌

采用单一电极对试样进行局部测试，通过球面电极（如Ф25mm）施加压力并传导电流，适用于小面积均匀性评估‌。

‌50点电极法‌

通过多电极阵列（如50个独立电极）同步或分时测试，覆盖薄膜不同区域，可检测材料整体均匀性及局部缺陷‌。

二、应用场景对比

‌单点电极法‌

适用于常规介电强度测试（如GB/T 1408.1标准）。

典型应用：电子元件绝缘层、单层薄膜的快速检测。

‌50点电极法‌

专为高精度需求设计，如锂电隔膜（需评估50个点位击穿电压分布）。

优势：可识别材料内部微缺陷，提升电池安全性‌。

三、设备与成本差异

‌单点电极法‌

设备简单测试效率高，但数据代表性有限‌。

‌50点电极法‌

需多通道控制系统

支持三相负荷平衡，但调试复杂‌。

四、数据可靠性

50点法通过多点统计降低随机误差，结果更接近实际工况（如航空航天用TPU薄膜需满足50点均一性要求）‌

50点电极法测试步骤详解

一、测试前准备

‌设备检查‌

确保电压击穿试验仪（如华测HCDJC系列）的50点电极阵列完好，电极间距符合标准（如ASTM D149要求），高压输出模块（0-100kV）和电流检测系统（0-40mA）校准完成‌。

‌试样处理‌

薄膜样品（如锂电隔膜）需在标准温湿度（15-25℃/30%-60%RH）下预处理24小时。

使用厚度仪（如GB/T 6672标准）测量试样厚度，确保均匀性（偏差≤5%）‌。

二、测试流程

‌电极安装‌

将试样平铺于50点电极阵列上，通过机械压紧装置（压力0.1-0.5MPa）确保电极与薄膜接触良好‌。

‌参数设置‌

‌升压模式‌：选择连续升压（500V/s或1000V/s）或逐级升压（每级保持10s）。

‌击穿判定‌：设定电流阈值（如1-30mA）和电压上限（如50kV）‌。

‌自动化测试‌

启动程序后，系统依次对50个电极点位施加电压，记录击穿电压值。

每个点位测试完成后自动跳转至下一位置，避免重复测试‌。

三、数据记录与分析

‌结果输出‌

生成击穿电压分布图，计算50点平均介电强度（击穿电压/厚度，单位kV/mm）及标准差‌。

缺陷定位‌

通过击穿电压异常点位（如低于平均值20%）识别薄膜局部缺陷（如针孔、杂质）‌。

四、安全与维护

‌设备清洁‌

测试后需用无水乙醇清洁电极，防止残留物影响下次测试‌。

‌校准周期‌

建议每50次测试后对高压模块和电流传感器进行校准‌。

五、典型应用案例

‌锂电隔膜‌：50点法可检测隔膜均匀性，确保电池安全性（如击穿电压≥1500V/mil）‌。

‌电子薄膜‌：用于PCB基材的绝缘性能评估，需满足50点数据离散度<5%‌。

50点电极法测试时间与灵敏度分析

一、测试时间控制

‌单点测试耗时‌

每个电极点位的击穿测试时间约10-30秒（含升压、击穿判定及数据记录），50点完整测试需8-25分钟‌。

快速测试模式（1000V/s升压速率）可缩短至5-8分钟，但需牺牲部分精度‌。

‌自动化优化‌

华测HCDJC系列设备支持并行测试，通过多通道控制可将总时间压缩至3-5分钟‌。

二、灵敏度影响因素

‌电流检测精度‌

设备需具备0.1mA级电流分辨率（如ASTM D149标准要求），以捕捉薄膜微击穿信号‌。

电极接触质量‌

电极压力需稳定在0.1-0.5MPa，接触不良会导致灵敏度下降（误差可达±15%）‌。

环境干扰‌

湿度波动（>±5%RH）或温度变化（>±2℃）可能引入5%-10%的测量偏差‌。

三、典型应用数据

‌锂电隔膜测试‌：50点法可检测到0.1μm级针孔缺陷，灵敏度较单点法提升3倍‌。

‌数据离散度‌：优质隔膜50点测试结果的标准差应<5%（单点法通常>10%）‌。

50点电极法测试时间优化策略

一、硬件与参数优化

‌并行测试技术‌

采用多通道同步控制系统（如华测HCDJC-50型），通过50个独立电极同时施加电压，可将总测试时间从单点法的25分钟压缩至3-5分钟‌。

‌升压速率调整‌

快速升压模式（1000V/s）适用于均匀性良好的薄膜（如BOPET），单点测试时间可缩短至10秒内‌。

敏感材料（如锂电隔膜）建议采用500V/s升压速率，避免因过速升压导致误判‌。

二、软件与流程优化

‌自动化程序‌

预编程测试序列（如ASTM D149标准），自动跳过已击穿点位，减少无效等待时间‌。

‌数据压缩存储‌

将结果实时保存为CSV格式，避免因数据记录延迟拖慢测试进度‌。

三、环境与操作控制

‌温湿度稳定‌

保持测试环境在15-25℃/30%-60%RH，避免因环境波动导致重复测试‌。

‌电极维护‌

定期用丙酮+5%稀盐酸清洗电极，确保接触电阻稳定（接触不良可增加10%-15%测试时间）‌。

四、典型应用案例

‌锂电隔膜测试‌：50点法优化后，单次测试时间≤5分钟，数据离散度<5%‌。

‌电子薄膜检测‌：通过快速扫频技术（Fast Sweeps）提升效率，较传统方法快2-3倍‌。