CN102621400A - 电气石粉体材料自发极化性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明电气石粉体材料自发极化性能测试装置，涉及材料的电磁性能的测试装置，主要由样品室、测温控温器、信号检测器和数据处理器构成，其中，样品室包括屏蔽壳、绝缘样品池、加热元件、信号拾取电极、信号拾取电极接口和测温元件；用测温引出线连接测温元件和测温控温器，测温控温器通过加热控制线与加热元件连接，用电极引出线从信号拾取电极接口连接信号拾取电极和信号检测器，信号检测器再通过导线与数据处理器连接。该装置在精密恒温条件下，通过极板将收集到的极化电荷经电荷积分放大得到被测样品自发极化性能参数，克服了现有技术测试结果不准确的缺点。
Description
技术领域
本发明的技术方案涉及材料的电磁性能的测试装置，具体地说是电气石粉体材料自发极化性能测试装置。
背景技术
电气石是一种天然的、主要是含硼以及铝、钠、镁、铁和锂等成分的环状硅酸盐矿物材料。由于电气石具有的永久自发极化属性，使其在节能环保建材、保健纺织品和水处理等诸多领域得到广泛应用，因而对电气石自发极化性质的测试具有重要的实用价值。
现有技术中对于电气石粉体材料自发极化性质的测试方法可见到的国内外报道，一是坤特实验方法，该方法是将硫磺粉与铅丹(Pb3O4)粉按1∶1重量比例混合均匀得到的坤特粉，通过一个塑料喷筛喷向温度变化中的电气石颗粒表面。由于硫磺粉和铅丹粉在混合以及通过塑料喷筛的过程中发生摩擦产生静电，因而使铅丹粉带正电荷，硫磺粉带负电荷，由于电气石粉体材料存在自发极化性能而使颗粒两端带有电性相反的等量电荷，因此当坤特粉接触到电气石粉体颗粒表面时，因静电吸引作用而使电气石粉体颗粒的一端吸引带负电荷的硫磺粉显黄色，另一端则吸引带正电荷的铅丹粉而显红色，证明了电气石自发极化性能的存在。二是，日本学者Kubo提出的电化学法，是将电气石粉体放入用盐酸配置的酸性溶液中，通过计算溶液电导率随时间变化曲线的斜率对电气石粉体的自发极化强度进行表征。这种表征手段的理论依据是电气石颗粒由于自发极化效应而使溶液中能够发生电极反应，使H+和Cl-转化成H2、Cl2，从而降低溶液的离子浓度。
坤特实验法在喷筛喷洒过程中电气石粉体材料的粒度、喷筛中坤特粉的密度和电气石粉体材料颗粒极化方向都对测试结果产生影响，同时操作过程中也会受到人为因素的影响，因而影响测试结果准确性；而电化学法也存在着电气石粉体溶液中离子浓度的变化、电极反应、颗粒表面的离子吸附和悬键断裂引起的离子溶出等问题也会造成测试结果的不准确。
现有技术对电气石粉体材料自发极化性能的测试，除坤特实验和电化学法外，可实用的方法和测试装置还未见报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供电气石粉体材料自发极化性能测试装置，该装置在精密恒温条件下，通过极板将收集到的极化电荷经电荷积分放大得到被测样品自发极化性能参数，克服了现有技术测试结果不准确的缺点。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：电气石粉体材料自发极化性能测试装置，主要由样品室、测温控温器、信号检测器和数据处理器构成，其中，样品室包括屏蔽壳、绝缘样品池、加热元件、信号拾取电极、信号拾取电极接口和测温元件，屏蔽壳由屏蔽壳的杯体、屏蔽壳的上盖和屏蔽壳的绝缘挡板构成，屏蔽壳的杯体为圆柱形，其杯口端加工出外螺纹接口且杯体底部中间开有一圆孔，屏蔽壳的上盖为圆环形，该上盖内壁加工出与屏蔽壳的杯体的杯口的外螺纹接口相配合的内螺纹接口，屏蔽壳的绝缘挡板为与屏蔽壳的杯体的杯口大小相当的圆形，屏蔽壳的绝缘挡板中部开有一圆孔，屏蔽壳的绝缘挡板中部一侧开有的另一圆孔，绝缘样品池是由玻璃或石英玻璃制作的异形容器，其分为样品池池体和加热元件仓两部分，样品池池体部分为圆柱形，其顶部为圆环形敞口，底部为圆环形密封底，加热元件仓部分为顶部封闭的圆筒形，底部为圆形敞口，且该底部敞口直径与屏蔽壳的杯体底部中间所开圆孔直径相同，加热元件仓与样品池池体结合为具有同心圆的一体圆柱体，绝缘样品池的大小为正好能安置于屏蔽壳的杯体内；将绝缘样品池安置于屏蔽壳的杯体内，加热元件仓底部的圆形敞口位置与屏蔽壳的杯体底部中间开有的圆孔的位置重合，加热元件穿过屏蔽壳的杯体的底部中间圆孔和加热元件仓的底部的圆形敞口置入于加热元件仓内，信号拾取电极安置在样品池池体壁的一侧，屏蔽壳的绝缘挡板盖在屏蔽壳的杯体的杯口并用屏蔽壳的上盖固定，信号拾取电极接口安置在屏蔽壳的绝缘挡板中部开有的一圆孔上，测温元件通过屏蔽壳的绝缘挡板中部一侧开有的另一圆孔安置在绝缘样品池内部，用测温引出线连接测温元件和测温控温器，测温控温器通过加热控制线与加热元件连接，用电极引出线从信号拾取电极接口连接信号拾取电极和信号检测器，信号检测器再通过导线与数据处理器连接。
上述电气石粉体材料自发极化性能测试装置，所述屏蔽壳的杯体、屏蔽壳的绝缘挡板及屏蔽壳的上盖的材质均为SUS 316不锈钢，屏蔽壳的杯体的内径尺寸为38～42mm，壁厚为3～5mm，高为47～62mm。
上述电气石粉体材料自发极化性能测试装置，所述绝缘样品池的制作材料为玻璃或石英玻璃。
上述电气石粉体材料自发极化性能测试装置，所述加热元件为直径为13～17mm的铠装不锈钢电热丝加热棒，所述测温元件为Pt100 A等级高精度铂电阻。
上述电气石粉体材料自发极化性能测试装置，所述加热元件仓的底部的一圆形敞口和屏蔽壳的杯体底部中间的圆孔的大小相同，其直径均比置入于加热元件仓内的加热元件即直径为13～17mm的铠装不锈钢电热丝加热棒的直径大1mm。
上述电气石粉体材料自发极化性能测试装置，所述测温控温器为AI518，信号检测器为DHF-01A型和数据处理器为7551G，均为现有产品，通过商购获得。
上述电气石粉体材料自发极化性能测试装置，所用的元器件和材料均是本技术领域的技术人员所熟知的，均通过商购获得；所有部件的安置和连接方法是本技术领域的技术人员所熟知的。
本发明的有益效果是：本发明电气石粉体材料自发极化性能测试装置，由于采用了精密恒定样品室温度来测试电气石粉体的自发极化性能参数，克服了环境工频及高频电磁场、温度变化带来的测试等干扰；采用积分采集电荷量方式，能够采集到1～103pC微弱电荷，解决了对微弱电荷拾取困难的问题，测试结果稳定和准确，填补了国内外缺少实用化定量化电气石粉体材料自发极化性能测试装置的空白。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明电气石粉体材料自发极化性能测试装置总体构成示意图。
图2为本发明装置中的屏蔽壳的结构示意图。
图3为本发明装置中的绝缘样品池的透视示意图。
图中，1.样品室，101.屏蔽壳的杯体，102.屏蔽壳的绝缘挡板，103.屏蔽壳的上盖，2.绝缘样品池，201.样品池池体，202.加热元件仓，3.加热元件，4.信号拾取电极，5.信号拾取电极接口，6.测温元件，7.电极引出线，8.测温引出线，9.加热控制线，10.测温控温器，11.信号检测器，12.数据处理器。
具体实施方式
图1所示实施例表明，本发明电气石粉体材料自发极化性能测试装置的样品室1内部有绝缘样品池2、加热元件3和信号拾取电极4，样品室1的上外部有信号拾取电极接口5和测温元件6，用测温引出线8连接测温元件6和测温控温器10，测温控温器10通过加热控制线9与加热元件3连接，用电极引出线7从信号拾取电极接口5连接信号拾取电极4和信号检测器11，信号检测器11通过导线与数据处理器12连接。
图2所示实施例表明，本发明电气石粉体材料自发极化性能测试装置中的屏蔽壳由屏蔽壳的杯体101、屏蔽壳的上盖103和屏蔽壳的绝缘挡板102构成，屏蔽壳的杯体101为圆柱形，其杯口端加工出外螺纹接口且杯体底部中间开有圆孔，以便从屏蔽壳的杯体101的底部插入加热元件3，屏蔽壳的上盖103为圆环形，该上盖内壁加工出与屏蔽壳的杯体101的杯口的外螺纹接口相配合的内螺纹接口，屏蔽壳的绝缘挡板102为与屏蔽壳的杯体101的杯口大小相当的圆形，屏蔽壳的绝缘挡板102中部开有一圆孔，屏蔽壳的绝缘挡板102中部一侧开有的另一圆孔，安装时屏蔽壳的绝缘挡板102盖在屏蔽壳的杯体101的杯口并用屏蔽壳的上盖103固定，屏蔽壳的绝缘挡板102中部开有的一圆孔用以安置信号拾取电极接口5，通过屏蔽壳的绝缘挡板102中部一侧开有的另一圆孔将测温元件6安置在绝缘样品池2内部。
图3所示实施例表明，本发明电气石粉体材料自发极化性能测试装置中的绝缘样品池2分为样品池池体201和加热元件仓202两部分，其中的样品池池体201为圆柱形，其顶部为圆环形敞口，底部为圆环形密封底，加热元件仓202为顶部封闭的圆筒形，底部为圆形敞口，加热元件仓202与样品池池体201结合为具有同心圆的一体圆柱体。
绝缘样品池2的大小为正好能安置于屏蔽壳的杯体101内，加热元件仓202的底部圆形敞口直径与屏蔽壳的杯体101底部中间所开圆孔直径相同。将绝缘样品池2安置于屏蔽壳的杯体101内时，加热元件仓202底部的圆形敞口位置与屏蔽壳的杯体101底部中间开有的圆孔的位置重合。
下述所有实施例所用的电气石粉体材料自发极化性能测试装置的构成结构和安装方法均如下：
主要由样品室1、测温控温器10、信号检测器11和数据处理器12构成，其中，样品室1包括屏蔽壳、绝缘样品池2、加热元件3、信号拾取电极4、信号拾取电极接口5和测温元件6，屏蔽壳由屏蔽壳的杯体101、屏蔽壳的上盖103和屏蔽壳的绝缘挡板102构成，屏蔽壳的杯体101为圆柱形，其杯口端加工出外螺纹接口且底部中间开有圆孔，屏蔽壳的上盖103为圆环形，该上盖内壁加工出与屏蔽壳的杯体101的杯口的外螺纹接口相配合的内螺纹接口，屏蔽壳的绝缘挡板102为与屏蔽壳的杯体101的杯口大小相当的圆形，屏蔽壳的绝缘挡板102中部开有一圆孔，屏蔽壳的绝缘挡板102中部一侧开有的另一圆孔，绝缘样品池2是由玻璃或石英玻璃制作的异形容器，其分为样品池池体201和加热元件仓202两部分，样品池池体201部分为圆柱形，其顶部为圆环形敞口，底部为圆环形密封底，加热元件仓202部分为顶部封闭的圆筒形，底部为圆形敞口，且该敞口直径与屏蔽壳的杯体101底部中间所开圆孔直径相同，加热元件仓202与样品池池体101结合为具有同心圆的一体圆柱体；绝缘样品池2的大小为正好能安置于屏蔽壳的杯体101内；将绝缘样品池2安置于屏蔽壳的杯体101内，加热元件仓202底部的圆形敞口位置与屏蔽壳的杯体101底部中间开有的圆孔的位置重合，加热元件3穿过屏蔽壳的杯体101底部中间圆孔和加热元件仓202的底部的圆形敞口置入于加热元件仓202内，信号拾取电极4安置在样品池池体201壁的一侧，屏蔽壳的绝缘挡板102盖在屏蔽壳的杯体101的杯口并用屏蔽壳的上盖103固定，信号拾取电极接口5安置在屏蔽壳的绝缘挡板102中部开有的一圆孔上，测温元件6通过屏蔽壳的绝缘挡板102中部一侧开有的另一圆孔安置在绝缘样品池2内部，用测温引出线8连接测温元件6和测温控温器10，测温控温器10通过加热控制线9与加热元件3连接，用电极引出线7从信号拾取电极接口5连接信号拾取电极4和信号检测器11，信号检测器11再通过导线与数据处理器12连接。所述加热元件仓202的底部的圆形敞口和屏蔽壳的杯体101底部中间圆孔的大小相同，其直径均比直径为13～17mm的铠装不锈钢电热丝加热棒的加热元件3的直径大1mm。
实施例1
上述所用的电气石粉体材料自发极化性能测试装置中的屏蔽壳的杯体101、屏蔽壳的绝缘挡板102及屏蔽壳的上盖103的材质均为SUS316不锈钢，屏蔽壳的杯体101的内径尺寸为40mm，壁厚为4mm，高为55mm，制作绝缘样品池2的材料为玻璃，加热元件3为直径为15mm的铠装不锈钢电热丝加热棒，测温元件6为Pt100A等级高精度铂电阻，测温控温器10为AI518型，信号检测器11为DHF-01A型，数据处理器12为7551G。
称取干燥后粒度为1.65μm的新疆产1#电气石粉体样品25g，通过样品池池体201顶部的一圆环形开口填入样品池池体201内，堆实刮平，再将装入该样品后的绝缘样品池2安置于屏蔽壳的杯体101内，并使1#样品与信号拾取电极4有良好接触；插入加热元件3及测温元件6，设定AI518型测温控温器10的温度值为50℃、DHF-01A型信号检测器11的“增益”为0.01，按“清零”按钮，清除电路中的干扰信号，使得信号输出值为零。该测试装置的加热元件3对绝缘样品池2预热15min后，开始对1#电气石粉体样品加热，当加热温度恒定在测温控温器10的设定温度值50℃时10min后，对1#电气石粉体样品测试，通过数据处理器12读取测试的自发极化强度值为1.091×10-3C/m2。
实施例2
除所用的电气石粉体材料自发极化性能测试装置中的屏蔽壳的杯体101的内径尺寸为38mm、壁厚为3mm和高为47mm，制作绝缘样品池2的材料为石英玻璃，加热元件3为直径为13mm的铠装不锈钢电热丝加热棒之外，其他均同实施例1。
用本实施例的装置对干燥后粒度为1.87μm的江西产2#电气石粉体样品进行测试，操作过程和参数均同实施例1，其测试的自发极化强度值为-5.474×10-4C/m2。
实施例3
除所用的电气石粉体材料自发极化性能测试装置中的屏蔽壳的杯体101的内径尺寸为42mm、壁厚为5mm和高为62mm，制作绝缘样品池2的材料为石英玻璃，加热元件3为直径为17mm的铠装不锈钢电热丝加热棒之外，其他均同实施例1。
用本实施例的装置对干燥后粒度为2.05μm的河南产3#电气石粉体样品进行测试，操作过程和参数均同实施例1，其测试的自发极化强度值为-7.991×10-4C/m2。
上述实施例中，所述测温控温器、信号检测器和数据处理器均为现有产品，通过商购获得，所用的电气石粉体样品通过商购或其他熟知途径获得，所用的元器件和材料均是本技术领域的技术人员所熟知的，均通过商购获得，所有部件的安置和连接方法是本技术领域的技术人员所熟知的。
Claims (4)
1.电气石粉体材料自发极化性能测试装置，其特征在于：主要由样品室、测温控温器、信号检测器和数据处理器构成；其中，样品室包括屏蔽壳、绝缘样品池、加热元件、信号拾取电极、信号拾取电极接口和测温元件，屏蔽壳由屏蔽壳的杯体、屏蔽壳的上盖和屏蔽壳的绝缘挡板构成，屏蔽壳的杯体为圆柱形，其杯口端加工出外螺纹接口且杯体底部中间开有一圆孔，屏蔽壳的上盖为圆环形，该上盖内壁加工出与屏蔽壳的杯体的杯口的外螺纹接口相配合的内螺纹接口，屏蔽壳的绝缘挡板为与屏蔽壳的杯体的杯口大小相当的圆形，屏蔽壳的绝缘挡板中部开有一圆孔，屏蔽壳的绝缘挡板中部一侧开有的另一圆孔，绝缘样品池是由玻璃或石英玻璃制作的异形容器，其分为样品池池体和加热元件仓两部分，样品池池体部分为圆柱形，其顶部为圆环形敞口，底部为圆环形密封底，加热元件仓部分为顶部封闭的圆筒形，底部为圆形敞口，且该底部敞口直径与屏蔽壳的杯体底部中间所开圆孔直径相同，加热元件仓与样品池池体结合为具有同心圆的一体圆柱体，绝缘样品池的大小为正好能安置于屏蔽壳的杯体内；将绝缘样品池安置于屏蔽壳的杯体内，加热元件仓底部的圆形敞口位置与屏蔽壳的杯体底部中间开有的圆孔的位置重合，加热元件穿过屏蔽壳的杯体的底部中间圆孔和加热元件仓的底部的圆形敞口置入于加热元件仓内，信号拾取电极安置在样品池池体壁的一侧，屏蔽壳的绝缘挡板盖在屏蔽壳的杯体的杯口并用屏蔽壳的上盖固定，信号拾取电极接口安置在屏蔽壳的绝缘挡板中部开有的一圆孔上，测温元件通过屏蔽壳的绝缘挡板中部一侧开有的另一圆孔安置在绝缘样品池内部，用测温引出线连接测温元件和测温控温器，测温控温器通过加热控制线与加热元件连接，用电极引出线从信号拾取电极接口连接信号拾取电极和信号检测器，信号检测器再通过导线与数据处理器连接。
2.权利要求1所述电气石粉体材料自发极化性能测试装置，其特征在于：所述屏蔽壳的杯体、屏蔽壳的绝缘挡板及屏蔽壳的上盖的材质均为SUS 316不锈钢，屏蔽壳的杯体的内径尺寸为38～42mm，壁厚为3～5mm，高为47～62mm。
3.权利要求1所述电气石粉体材料自发极化性能测试装置，其特征在于：所述加热元件为直径为13～17mm的铠装不锈钢电热丝加热棒，所述测温元件为Pt100 A等级高精度铂电阻。
4.权利要求1所述电气石粉体材料自发极化性能测试装置，其特征在于：所述加热元件仓的底部的一圆形开口和屏蔽壳的杯体底部中间的圆孔的大小相同，其直径均比置入于加热元件仓内的加热元件即直径为13～17mm的铠装不锈钢电热丝加热棒的直径大1mm。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |