CN100410653C - 一种皮革材料电学特性测试系统 - Google Patents

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Abstract

一种皮革材料电学特性测试系统，包括支架和带有液体的水槽，烧杯设置在水槽的液体中，水槽内还设置有加热器，烧杯内设置有温度计和上、下测量电极，上测量电极上设置有砝码，上、下测量电极与电阻测量装置电连接；电阻测量装置包括与上、下电极相连接的待测电阻RX，待测电阻RX与电流表A串联或与由电阻R1、RG及开关K2组成的检流计G串联后再与直流电压表V相并联，在待测电阻RX、检流计G与直流电压表V中间还连接有双向开关K1，直流电压表V的两端分别与电位器R相连接，电位器R的另两端与直流电源U连接构成闭合回路。本发明通过测量不同压力、不同湿度、不同温度条件下皮革的导电性能，得出其电导率，得到皮革材料的导电规律及导电机理。

Description

一种皮革材料电学特性测试系统
技术领域
本发明涉及一种电学特性测试系统，特别涉及一种在不同温度，不同压力，不同气氛条件下的皮革材料的电学特性测试系统。
背景技术
自从掺杂聚乙烯(Polyacetylene，简称PA)呈现金属导电特性以来，新型交叉学科——导电高分子领域诞生了。它的出现不仅打破了高分子仅为绝缘体的传统观念，而且为低维固体电子学，乃至分子电子学的建立和完善做出了重要的贡献，进而为其发展奠定了坚实的基础，具有重要的科学意义。同时，导电高分子具有特殊的结构和优异的物理化学性能，使其在能源、光电子器件、信息、传感器、分子导线和分子器件，以及电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术上有着广泛、诱人的应用前景。而皮革材料是一种很普通的高分子材料，几乎遍布地球的每一个角落，因此对皮革材料的研究具有重要的意义。目前对皮革材料的研究多在其制造工艺和合成方法方面，在导电机理与导电性方面的研究几乎还是空白。研究表明皮革材料所处环境的温度、湿度、气氛及压力等对其电学特性的影响尤为显著；实验发现皮革材料在通常湿度下其电阻率在半导体范围内，而在特定湿度下却是良好的导体，这一发现打破了人们传统观念中的皮革材料为绝缘体的想法，由此可见人们还需对皮革材料电学特性进行更为深入地研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简单，成本低，实用性强，测量精度高的皮革材料电学特性测试系统。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括支架和带有液体的水槽，在支架上固定有烧杯，该烧杯设置在水槽的液体中，其特点是，所说的水槽内还设置有加热器，烧杯内设置有温度计和上、下测量电极，在上测量电极上设置有砝码，上、下测量电极与电阻测量装置电连接；所说的电阻测量装置包括与上、下电极相连接的待测电阻RX，待测电阻RX与电流表A串联后再与直流电压表V相并联；或待测电阻RX与由电阻R1、电阻RG及开关K2组成的检流计G串联后再与直流电压表V相并联，且在待测电阻RX、检流计G与直流电压表V中间还连接有双向开关K1，直流电压表V的两端分别与电位器R相连接，电位器R的另两端与直流电源U连接构成闭合回路；所说的待测电阻RX是指待测皮革加在上、下测量电极之间然后将其连入电阻测量装置中的待测电阻RX所示位置从而构成待测电阻RX。
本发明的上电极与砝码之间还设置有绝缘层。
本发明通过测量不同压力、不同湿度、不同温度条件下皮革的导电性能，得出其电导率，进而总结出皮革材料的导电规律及导电机理，使其在国民经济、工业生产、科学实验和日常生活等领域具有更大的应用价值。
附图说明
图1是本发明电阻测量装置9一个实施例的电路原理图；
图2是本发明电阻测量装置9另一个实施例的电路原理图；
图3是本发明压力测量原理图；
图4是本发明温度测量原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
参见图1，一般情况下皮革的电阻很高，用普通的电阻测量电路测不出其电阻，所以本发明的高阻测量装置9包括待测电阻RX以及与待测电阻RX串联的检流计G，待测电阻RX与检流计G串联后再与直流电压表V相并联，且在待测电阻RX、检流计G与直流电压表V中间还连接有双向开关K1，直流电压表V的两端分别与电位器R相连接，电位器R的另两端与直流电源U连接构成闭合回路。
在电路未通电时，断开开关K2调节检流计G零点，然后接通电源U，通过调节电位器R的阻值来调节加在待测电阻RX两端的电压，由于检流计G的电阻Rg与R1并联其电阻远远小于待测电阻RX，故电压表V所示电压，可视为加在待测电阻RX两端的电压，然后通过读出检流计G的偏移量n，计算出流过待测电阻RX的电流值；
其计算方法如下：已知检流计G的电流常数K，读出其偏移量n，则流过检流计的电流I1＝n·K。
电阻Rg与R1并联，则I1·Rg＝I2·Rl
流过Rx的电流是I1与I2之和：I＝I1+I2＝nK(Rl+Rg)/Rl
则Rx＝U/I＝URl/nK(Rl+Rg)
同时双向开关K1的作用是提高精度，实际测量时先将双向开关K1置向一边，读出此时检流计G的偏移量n1，然后将其反向，读出检流计G的偏移量n2，n取其平均值：及即n＝(n1+n2)/2
参见图2，当待测皮革经过特定处理，如具有一定的湿度时皮革的电阻减小，甚至呈现导体的特性，此时应按以下方法进行测量。此电阻测量装置9包括待测电阻RX以及与待测电阻RX串联的电流表A，待测电阻RX与电流表A串联后再与直流电压表V相并联，直流电压表V的两端分别与电位器R相连接，电位器R的另两端与直流电源U连接构成闭合回路，测量时直接读出电压表的值U和电流表的值I。
此时Rx＝U/I
测出待测物的面积s和厚度d，根据R＝d/σ·s(σ为电导率)，可得出
σ＝d/s·Rx
参见图3，本发明的压力测量装置包括上、下电极1、1`以及设置在上电极1上的绝缘层3，在绝缘层3上还设置有砝码2。
参见图3，本发明的温度测量装置包括支架7和带有液体的水槽5，在支架7上固定有烧杯4，该烧杯4设置在水槽5的液体中，水槽5内还设置有加热器6，烧杯4内设置有温度计8和与待测电阻RX相连接的上、下测量电极1、1`。
本发明的工作过程如下：测量前先将皮革裁剪成面积容易测量且比上、下电极1、1`测量电极面积小的形状，测量时只需将具有不同参数的待测皮革加在上、下电极1、1`之间，然后再将上、下电极1、1`连入电阻测量装置9中的待测电阻Rx所示位置，然后读出其在不同压力，不同温度，不同湿度条件下的电流值。各参数的实现方法如下：
1、压力测量：压力的实现是通过在待测皮革上放砝码2，同时由于砝码2亦为导体，为避免外加力的影响，在上电极1的表面放一很轻的绝缘层3。
2、温度测量：温度的改变是通过加热器6加热水槽5中液体，使浸在水槽5中的烧杯4随之升温，为确保待测皮革温度与烧杯内温度一致，先将上电极1拿开，使待测皮革裸露，待温度达到所需测量温度时，放上上电极1，读出此时检流计G的值，然后将上电极1拿开继续升温，如此反复测量。
3、湿度测量：测量前先用烘干机将待测皮革完全烘干，并用电子天平称量出其质量，然后将皮革放在一个具有一定湿度(比空气湿度大)的密闭容器内，或将其直接放到恒湿箱里回潮24小时，以确保皮革湿度与密闭容器内湿度相同且均匀。回潮后再次测量其质量，得出其相对含水量，然后将其迅速加在两测量电极之间，接通电源，读出此时检流计G或普通电流表A的值；将此待测皮革放入烘干机中烘干一段时间后再次称量其质量，得出其此时含水量，然后将置于上、下电极1、1`并读出此时电流值；如此反复测量即可得出皮革电导率随湿度的变化情况。

Claims (2)

1. 一种皮革材料电学特性测试系统，包括支架(7)和带有液体的水槽(5)，在支架(7)上固定有烧杯(4)，该烧杯(4)设置在水槽(5)的液体中，其特征在于：所说的水槽(5)内还设置有加热器(6)，烧杯(4)内设置有温度计(8)和上、下测量电极(1、1`)，在上测量电极(1)上设置有砝码(2)，上、下测量电极(1、1`)与电阻测量装置(9)电连接；所说的电阻测量装置(9)包括与上、下电极(1、1`)相连接的待测电阻Rx，待测电阻Rx与电流表A串联后再与直流电压表V相并联；或待测电阻Rx与由电阻R1、电阻RG及开关K2组成的检流计G串联后再与直流电压表V相并联，且在待测电阻Rx、检流计G与直流电压表V中间还连接有双向开关K1，直流电压表V的两端分别与电位器R相连接，电位器R的另两端与直流电源U连接构成闭合回路；所说的待测电阻Rx是指待测皮革加在上、下测量电极(1、1`)之间然后将其连入电阻测量装置(9)中的待测电阻Rx所示位置从而构成待测电阻Rx。
2. 根据权利要求1所述的皮革材料电学特性测试系统，其特征在于：所说的上电极(1)与砝码(2)之间还设置有绝缘层(3)。
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