CN106017845A - 一种石墨烯冲击力测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨烯冲击力测试装置，属于测量装置领域，石墨烯冲击力测试装置包括冲撞装置、传动装置、检测装置以及力分析器，所述冲撞装置通过所述传动装置驱动所述检测装置平动，所述力分析器与所述检测装置电性连接，所述检测装置包括检测杆与石墨烯触碰器，所述石墨烯触碰器与所述力分析器电性连接，所述检测杆在所述冲撞装置、所述传动装置的带动下，撞击所述石墨烯触碰器，所述石墨烯触碰器依据所述检测杆的位移生成触点信息，并将所述触点信息传输至所述力分析器进行力学分析。本发明公开的石墨烯冲击力测试装置，采用石墨烯进行冲撞力的检测，石墨烯具有优异的导电性及透光性，能大幅增加冲撞测试装置的检测速度以及检测精度。

Description

一种石墨烯冲击力测试装置

技术领域

本发明涉及测量装置领域，尤其涉及一种石墨烯冲击力测试装置。

背景技术

冲撞测试装置是指一种对待测物体的冲撞力进行检测的设备，常用汽车撞击测试试验、冲撞机的对撞试验以及跌落试验等。冲撞测试装置作为一种测量装置，通常对其检测精度有较高的要求。

中国专利文献CN203770572U公开了一种改变目标装置运动速度的变速装置及冲撞试验装置，包括施力装置，所述施力装置用于输出作用力；移动机构，所述移动机构可移动地设置，所述施力装置可对所述移动机构施加作用力地设置；支撑装置，所述支撑装置与所述移动机构相对设置；所述支撑装置与所述移动机构之间具有一能够容纳目标装置的容纳空间，所述容纳空间尺寸缩小地设置；所述施力装置在目标装置进入容纳空间时通过所述移动机构对目标装置施加阻力，或者施力装置通过所述移动机构对放置于所述容纳空间内的目标装置施加作用力，使目标装置移出所述容纳空间。该专利涉及的冲撞试验装置，通过施力装置驱使目标装置移出容纳空间，实现对冲撞效果的检测，具有一定的检测效果，但由于目标装置移出容纳空间过程中可能有产生一定的偏差，导致测量结果并不精准，冲撞试验装置的灵敏度有限。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种石墨烯冲击力测试装置，采用石墨烯进行冲撞力的检测，石墨烯具有优异的导电性及透光性，能大幅增加冲撞测试装置的检测速度以及检测精度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种石墨烯冲击力测试装置，包括冲撞装置、传动装置、检测装置以及力分析器，所述冲撞装置通过所述传动装置驱动所述检测装置平动，所述力分析器与所述检测装置电性连接，所述检测装置包括检测杆与石墨烯触碰器，所述石墨烯触碰器与所述力分析器电性连接，所述检测杆在所述冲撞装置、所述传动装置的带动下，撞击所述石墨烯触碰器，所述石墨烯触碰器依据所述检测杆的位移生成触点信息，并将所述触点信息传输至所述力分析器进行力学分析。

在本发明较佳地实施方式中，所述石墨烯触碰器包括上PET基膜、下PET基膜、粘接在所述上PET基膜上的上石墨烯层、粘接在所述下PET基膜上的下石墨烯层、以及若干接触点，所述上石墨烯层与所述下石墨烯层之间设有隔离间隙，若干所述接触点位于所述隔离间隙内，且固定在所述下石墨烯层上。

在本发明较佳地实施方式中，所述石墨烯触碰器包括导电层，所述导电层用于增加石墨烯层与所述接触点之间导电性，所述导电层固定在所述上石墨烯层的下表面上。

在本发明较佳地实施方式中，所述检测杆的顶端设置有半椭球体状的顶杆头，所述顶杆头位于所述石墨烯触碰器的上方，当所述顶杆头向下运动时，所述顶杆头推动所述石墨烯触碰器向下运动。

在本发明较佳地实施方式中，所述检测装置还包括第一类轴套，所述第一类轴套与所述检测杆上的轴承滑动配合，所述第一类轴套用于约束所述检测杆，使得所述检测杆沿着第一类轴套的中轴线进行平动。

在本发明较佳地实施方式中，所述冲撞装置包括冲撞杆、套设在所述冲撞杆上的复位弹簧、以及与所述冲撞杆上的轴承滑动配合的第二类轴套。

在本发明较佳地实施方式中，所述冲撞杆的顶端设置有冲撞头，所述第二类轴套的上方设置有挡环，所述复位弹簧的一端固定在所述冲撞头上，其另一端固定在所述挡环上。

在本发明较佳地实施方式中，所述传动装置包括主动齿轮、与所述主动齿轮相适配的从动齿轮，所述主动齿轮与所述冲撞杆通过齿轮传动相适配，所述从动齿轮与所述检测杆通过齿轮传动相适配。

在本发明较佳地实施方式中，所述主动齿轮的直径大于所述从动齿轮的直径。

在本发明较佳地实施方式中，所述传动装置还包括附加齿轮，所述附加齿轮与所述从动齿轮相适配，用于增加所述从动齿轮旋转运动的稳定性。

本发明的有益效果为：

本发明提供的石墨烯冲击力测试装置，设置了与力分析器电性连接的石墨烯触碰器，石墨烯触碰器能够依据检测杆的位移生成触点信息，并将触点信息传输至力分析器进行分析从而通过力分析器计算出冲撞力的大小，由于石墨烯触碰器的触点检测相较传统的位移传感器检测更加灵敏，故采用触点方式进行冲撞力检测能够大幅提高上述冲撞测试装置的测量精度。另外，本发明提供的石墨烯冲击力测试装置采用石墨烯进行冲撞力的检测，石墨烯本身具有优异的导电性及透光性，十分适合在高精度冲撞测试装置中使用。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中提供的石墨烯冲击力测试装置的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式中提供的石墨烯触碰器的结构示意图。

图中：4、力分析器；31、检测杆；32、石墨烯触碰器；321、上PET基膜；322、下PET基膜；323、上石墨烯层；324、下石墨烯层；325、接触点；326、隔离间隙；327、导电层；311、顶杆头；33、第一类轴套；11、冲撞杆；12、复位弹簧；13、第二类轴套；111、冲撞头；14、挡环；21、主动齿轮；22、从动齿轮；23、附加齿轮。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本实施例中提供的石墨烯冲击力测试装置，其包括冲撞装置、传动装置、检测装置以及力分析器4，冲撞装置通过传动装置驱动检测装置平动，力分析器4与检测装置电性连接。冲撞装置位于左侧，其与传动装置齿轮配合，当冲撞装置进行上下平移运动时，会带动传动装置进行旋转运动，传动装置能够将冲撞装置的平移运动进行加速或者减速，再将上述平移运动传递给位于右侧的检测装置，检测装置上设置有若干触点检测器，能够其平移运动引起的触点信息变化发送至力分析器4进行分析，从而通过力分析器4计算出被测量冲撞物的冲撞力。

检测装置包括检测杆31、石墨烯触碰器32以及第一类轴套33，第一类轴套33与检测杆31上的轴承滑动配合，用于约束检测杆31，使得检测杆31沿着第一类轴套33的中轴线进行平动。石墨烯触碰器32与力分析器4电性连接，当有撞击力撞击冲撞装置时，冲撞装置通过传动装置将冲撞力引起的位移传递给检测杆31，也即检测杆31会在传动装置的作用下向下运动，从而使得检测杆31撞击石墨烯触碰器32，石墨烯触碰器32依据检测杆31的位移生成触点信息，并将触点信息传输至力分析器4进行力学分析，由于石墨烯触碰器32的触点检测相较传统的位移传感器检测更加灵敏，故采用触点方式进行冲撞力检测能够大幅提高上述冲撞测试装置的测量精度。

如图2所示，石墨烯触碰器32包括上PET基膜321、下PET基膜322、上石墨烯层323、下石墨烯层324、隔离间隙326以及若干接触点325，上石墨烯层323粘接在上PET基膜321的内表面上、下石墨烯层324也粘接在下PET基膜322的内表面上，上石墨烯层323与下石墨烯层324之间设有隔离间隙326，若干接触点325位于隔离间隙326内，且固定在下石墨烯层324上。当石墨烯触碰器32收到外力的作用时，其上PET基膜321会变得弯曲，从而使得上石墨烯层323与接触点325接触，从而将上石墨烯层323与下石墨烯层324导通，生成触点信息，并将触点信息传输至力分析器4。当冲撞力越大时，被导通的触点就越多，从而力分析器4可以通过导通的触点数目计算出冲撞力的大小。

为了提供上石墨烯层323与接触点325接触时的导电效果，进一步的，石墨烯触碰器32包括导电层327，导电层327用于增加石墨烯层与接触点325之间导电性，导电层327固定在上石墨烯层323的下表面上。导电层327能进一步的提升冲撞测试装置的灵敏度。

为了提高石墨烯触碰器32的检测精度，进一步的，检测杆31的顶端设置有半椭球体状的顶杆头311，顶杆头311位于石墨烯触碰器32的上方。当顶杆头311不动时，顶杆头311的顶尖与石墨烯触碰器32的上表面相接触，故只要检测杆31发生向下的位移，石墨烯触碰器32都能检测到。当顶杆头311向下运动时，顶杆头311推动石墨烯触碰器32向下运动。由于顶杆头311为半椭球体状，故顶杆头311越往下运动，石墨烯触碰器32内被导通的触点就越多，也即冲撞力越大。

冲撞装置包括冲撞杆11、复位弹簧12以及第二类轴套13，复位弹簧12套设在冲撞杆11上，第二类轴套13与冲撞杆11上的轴承滑动配合，在第二类轴套13的约束下，沿着第二类轴套13的中轴线进行平移运动。进一步的，为了方便被测物体对冲撞杆11进行冲撞，冲撞杆11的顶端设置有冲撞头111。进一步的，为了方便复位弹簧12的固定，第二类轴套13的上方设置有挡环14，复位弹簧12的一端固定在冲撞头111上，其另一端固定在挡环14上。复位弹簧12的作用是在冲撞动作完成后，使得冲撞杆11及时复位，同时也带动检测杆31进行复位。

为了实现传动装置将冲撞装置的平移运动进行加速或者减速，进一步的，传动装置包括主动齿轮21及从动齿轮22，主动齿轮21与从动齿轮22之间可进行齿轮传动，主动齿轮21与冲撞杆11通过齿轮传动相适配，从动齿轮22与检测杆31通过齿轮传动相适配。冲撞杆11运动时，会带动主动齿轮21进行运动，主动齿轮21运动又会带动从动齿轮22进行运动，最终带动检测杆31进行上下平移运动。进一步的，若需要将冲撞装置的平移运动进行加速，可将主动齿轮21的直径设置为大于从动齿轮22的直径，反之亦然。

为了增加从动齿轮22运动的稳定性，传动装置还包括附加齿轮23，附加齿轮23与从动齿轮22相适配，能够有效保证从动齿轮22平稳的运行。

本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种石墨烯冲击力测试装置，包括冲撞装置、传动装置、检测装置以及力分析器(4)，所述冲撞装置通过所述传动装置驱动所述检测装置平动，所述力分析器(4)与所述检测装置电性连接，其特征在于：

所述检测装置包括检测杆(31)与石墨烯触碰器(32)；

所述石墨烯触碰器(32)与所述力分析器(4)电性连接；

所述检测杆(31)在所述冲撞装置、所述传动装置的带动下，撞击所述石墨烯触碰器(32)，所述石墨烯触碰器(32)依据所述检测杆(31)的位移生成触点信息，并将所述触点信息传输至所述力分析器(4)进行力学分析。

2.根据权利要求1所述的石墨烯冲击力测试装置，其特征在于：

所述石墨烯触碰器(32)包括上PET基膜(321)、下PET基膜(322)、粘接在所述上PET基膜(321)上的上石墨烯层(323)、粘接在所述下PET基膜(322)上的下石墨烯层(324)、以及若干接触点(325)；

所述上石墨烯层(323)与所述下石墨烯层(324)之间设有隔离间隙(326)；

若干所述接触点(325)位于所述隔离间隙(326)内，且固定在所述下石墨烯层(324)上。

3.根据权利要求2所述的石墨烯冲击力测试装置，其特征在于：

所述石墨烯触碰器(32)包括导电层(327)；

所述导电层(327)用于增加石墨烯层与所述接触点(325)之间导电性；

所述导电层(327)固定在所述上石墨烯层(323)的下表面上。

4.根据权利要求1或2或3所述的石墨烯冲击力测试装置，其特征在于：

所述检测杆(31)的顶端设置有半椭球体状的顶杆头(311)；

所述顶杆头(311)位于所述石墨烯触碰器(32)的上方；

当所述顶杆头(311)向下运动时，所述顶杆头(311)推动所述石墨烯触碰器(32)向下运动。

5.根据权利要求1或2或3所述的石墨烯冲击力测试装置，其特征在于：

所述检测装置还包括第一类轴套(33)；

所述第一类轴套(33)与所述检测杆(31)上的轴承滑动配合；

所述第一类轴套(33)用于约束所述检测杆(31)，使得所述检测杆(31)沿着第一类轴套(33)的中轴线进行平动。

6.根据权利要求1所述的石墨烯冲击力测试装置，其特征在于：

所述冲撞装置包括冲撞杆(11)、套设在所述冲撞杆(11)上的复位弹簧(12)、以及与所述冲撞杆(11)上的轴承滑动配合的第二类轴套(13)。

7.根据权利要求6所述的石墨烯冲击力测试装置，其特征在于：

所述冲撞杆(11)的顶端设置有冲撞头(111)；

所述第二类轴套(13)的上方设置有挡环(14)；

所述复位弹簧(12)的一端固定在所述冲撞头(111)上，其另一端固定在所述挡环(14)上。

8.根据权利要求6所述的石墨烯冲击力测试装置，其特征在于：

所述传动装置包括主动齿轮(21)、与所述主动齿轮(21)相适配的从动齿轮(22)；

所述主动齿轮(21)与所述冲撞杆(11)通过齿轮传动相适配；

所述从动齿轮(22)与所述检测杆(31)通过齿轮传动相适配。

9.根据权利要求8所述的石墨烯冲击力测试装置，其特征在于：

所述主动齿轮(21)的直径大于所述从动齿轮(22)的直径。

10.根据权利要求8所述的石墨烯冲击力测试装置，其特征在于：

所述传动装置还包括附加齿轮(23)；

所述附加齿轮(23)与所述从动齿轮(22)相适配，用于增加所述从动齿轮(22)旋转运动的稳定性。