CN107356817B - 复合材料频域介电谱测试用电极装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合材料频域介电谱测试用电极装置，其包括高压电极组件、测量电极组件及支撑组件，高压电极组件包括第一绝缘架及第一电极，测量电极组件包括第二绝缘架及第二电极，第二电极与第一电极间隔相对设置，支撑组件包括支撑架及支撑杆，支撑杆的一端设置于支撑架上，支撑杆的另一端用于装夹待检测的复合材料以使复合材料位于第一电极与第二电极之间，且复合材料与第一电极及第二电极之间均具有间距，避免了复合材料与第一电极的表面和第二电极的表面直接接触，避免产生接触电阻，降低了测量误差。第一电极与第二电极无需施加压力在复合材料的表面，避免了测量时的复合材料形变，提高了对复合材料的复介电常数的测量准确度。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料介电性能测试技术领域，特别是涉及一种复合材料频域介电谱测试用电极装置。
背景技术
频域介电谱作为一种电气性能研究方法，被广泛应用于复合材料的介电性能分析。它通过测量交流电场作用下的复合材料极化响应，对不同电场频率进行逐点或扫频测量，从而获得被测复合材料的复介电常数与测量频率的关系。在不同频率的交变电压作用下，电介质中的各极化机构具有不同的极化强度和弛豫过程，从而导致各极化机构对介质总损耗的贡献也有所不同；分析介质内部束缚电荷在电场作用下的极化过程，可以揭示介质宏观介电性能的微观响应机制，进而获得复合材料的极化特征。
复合材料的介电性能容易受到测试电极的影响，测试过程中通常要求测试电极与复合材料之间保持良好的接触。传统介电谱电极装置采用上下两块平行金属板结构，中间放置复合材料。由于很多复合材料试品表面粗糙不平，容易和电极接触不良而产生接触电阻，从而使得电流集中流过复合材料的局部区域，产生额外的损耗导致介电谱测量结果出现误差。此外，对于一些材质偏软的复合材料，电极施加的压力容易使得其产生形变，影响介电常数实部的测量值。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种可以有效避免产生接触电阻及形变的复合材料频域介电谱测试用电极装置。
一种复合材料频域介电谱测试用电极装置，包括：
高压电极组件，包括第一绝缘架及第一电极，所述第一电极设置于所述第一绝缘架上；
测量电极组件，包括第二绝缘架及第二电极，所述第二电极设置于所述第二绝缘架上，所述第二电极与所述第一电极间隔相对；及
支撑组件，包括支撑架及支撑杆，所述支撑架的两端分别设置于所述第一绝缘架及所述第二绝缘架上，所述支撑杆的一端设置于所述支撑架上；
其中，所述支撑杆的另一端用于装夹待检测的复合材料以使所述复合材料位于所述第一电极与所述第二电极之间、且所述复合材料与所述第一电极及所述第二电极之间均具有间距。
在其中一个实施例中，所述第一电极与所述复合材料之间的间距为第一间距，所述第二电极与所述复合材料之间的间距为第二间距，所述第一间距的范围为1mm～5mm，所述第二间距的范围为1mm～5mm。
在其中一个实施例中，所述高压电极组件还包括第一电极连接杆及第一紧固件，所述第一电极设置于所述第一电极连接杆的一端，所述第一电极连接杆的另一端穿设于所述第一绝缘架上，并通过所述第一紧固件紧固。
在其中一个实施例中，所述第一电极连接杆能够相对于所述第一绝缘架移动，以调节所述第一电极与所述第二电极之间的间距大小。
在其中一个实施例中，所述测量电极组件还包括第二电极连接杆及第二紧固件，所述第二电极设置于所述第二电极连接杆的一端，所述第二电极连接杆的另一端穿设于所述第二绝缘架上，并通过所述第二紧固件紧固。
在其中一个实施例中，所述第二电极连接杆能够相对于所述第二绝缘架移动，以调节所述第二电极与所述第一电极之间的间距大小。
在其中一个实施例中，所述支撑架包括绝缘横杆、第一支撑柱及第二支撑柱，所述第一支撑柱的一端与所述第二支撑柱的一端分别位于所述绝缘横杆的两端，所述第一支撑柱的另一端设置于所述第一绝缘架上，所述第二支撑柱的另一端设置于所述第二绝缘架上。
在其中一个实施例中，所述支撑杆的一端设置于所述绝缘横杆上，并通过第三紧固件紧固，所述支撑杆相对于所述绝缘横杆可移动，以调节所述复合材料与所述第一电极及所述第二电极的错开程度。
在其中一个实施例中，所述支撑组件还包括夹具，所述夹具包括转轴，所述支撑杆的另一端设置于的转轴上。
在其中一个实施例中，还包括绝缘底座，所述第一绝缘架及所述第二绝缘架均固定于所述绝缘底座上。
上述复合材料频域介电谱测试用电极装置至少具有以下优点：
第一电极设置于第一绝缘架上，第二电极设置于第二绝缘架上，支撑架的两端分别设置于第一绝缘架与第二绝缘架上，支撑杆的一端设置于支撑架上，在测试待检测的复合材料时，将复合材料装夹在支撑杆的另一端，复合材料位于第一电极与第二电极之间，且与第一电极及第二电极之间均有间距，所以第一电极及第二电极与复合材料之间间隔，且间隔处分别存在空气介质，第一电极用于给复合材料施加不同频率的测试电压信号，第二电极用于测量复合材料上流过的电流信号，避免了复合材料与第一电极的表面和第二电极的表面直接接触，因此可以有效避免产生接触电阻，降低了测量误差。而且第一电极与第二电极无需施加压力在复合材料的表面，因此避免了测量时的复合材料形变，提高了对复合材料的复介电常数的测量准确度。
附图说明
图1为一实施方式中的复合材料频域介电谱测试用电极装置的示意图；
图2为图1中高压电极组件的示意图；
图3为图1中测量电极组件的示意图；
图4为图1中支撑组件的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
请参阅图1，为一实施方式中的复合材料频域介电谱测试用电极装置10，主要用于复合材料20的频域介电性能的测试研究。具体地，复合材料频域介电谱测试用电极装置10包括高压电极组件100、测量电极组件200及支撑组件300。
请一并参阅图2，高压电极组件100包括第一绝缘架110、第一电极120、第一电极连接杆130及第一紧固件140。第一电极120沿竖直方向延伸，第一电极120设置于第一绝缘架110上。具体地，第一电极120通过第一电极连接杆130及第一紧固件140设置于第一绝缘架110上。第一电极120设置于第一电极连接杆130的一端，第一电极连接杆130的另一端穿设于第一绝缘架110上，并通过第一紧固件140固定。当然，在其它的实施方式中，第一电极120也可以沿水平方向延伸。
具体到本实施方式中，第一电极120用于给待测试的复合材料20施加不同频率的测试电压信号。第一电极120可以为不锈钢电极，不锈钢电极的直径为80mm。第一绝缘架110可以为聚四氟乙烯材质制成的绝缘架，第一绝缘架110的尺寸为150mm*120mm。
第一电极连接杆130能够相对于第一绝缘架110左右移动，以调节第一电极120与第二电极之间的间距大小。具体地，第一电极连接杆130穿设于第一绝缘架110的那端外周缘可设置有外螺纹，第一绝缘架110上设置有内螺纹，第一紧固件140可以为螺母，通过第一电极连接杆130螺设于第一绝缘架110上，利用螺母进行固定。因此，通过旋拧螺母可以实现第一电极连接杆130在水平方向上左右移动。
请一并参阅图3，测量电极组件200包括第二绝缘架210、第二电极220、第二电极连接杆230及第二紧固件240。第二电极220沿竖直方向延伸，第二电极220设置于第二绝缘架210上。第二电极220与第一电极120之间具有间距。具体地，第二电极220通过第二电极连接杆230及第二紧固件240设置于第二绝缘架210上。第二电极220设置于第二电极连接杆230的一端，第二电极连接杆230的另一端穿设于第二绝缘架210上，并通过第二紧固件240固定。当然，在其它的实施方式中，第二电极220也可以沿水平方向延伸。
具体到本实施方式中，第二电极220用于测量复合材料20上流过的电流信号，并将电流信号反馈至频域介电谱测试仪。第二电极220可以为不锈钢电极，不锈钢电极的直径为80mm。第二绝缘架210可以为聚四氟乙烯材质制成的绝缘架，第二绝缘架210的尺寸为150mm*120mm。
第二电极连接杆230能够相对于第二绝缘架210左右移动，以调节第二电极220与第一电极120之间的间距大小。具体地，第二电极连接杆230穿设于第二绝缘架210的那端外周缘可设置有外螺纹，第二绝缘架210上设置有内螺纹，第二紧固件240可以为螺母，通过第二电极连接杆230螺设于第二绝缘架210上，利用螺母进行固定。因此，通过旋拧螺母可以实现第二电极连接杆230在水平方向上左右移动。
请一并参阅图4，支撑组件300包括支撑架310、支撑杆320及夹具330，支撑架310的两端分别设置于第一绝缘架110及第二绝缘架210上，支撑杆320的一端设置于支撑架310上，支撑杆320的另一端用于装夹待检测的复合材料20。
具体到本实施方式中，支撑架310包括绝缘横杆311、第一支撑柱312及第二支撑柱313。第一支撑柱312的一端与第二支撑柱313的一端分别位于绝缘横杆311的两端。例如，第一支撑柱312与第二支撑柱313分别通过螺丝固定于绝缘横杆311的两端。第一支撑柱312的另一端设置于第一绝缘架110上，第二支撑柱313的另一端设置于第二绝缘架210上。例如，第一支撑柱312可以通过螺丝旋紧固定于第一绝缘架110上，第二支撑柱313也可以通过螺丝旋紧固定于第二绝缘架210上。
支撑杆320的一端设置于绝缘横杆311上，并通过第三紧固件340紧固，支撑杆320相对于绝缘横杆311可移动，以调节复合材料20与第一电极120及第二电极220的错开程度。例如，第三紧固件340可以为螺母，支撑杆320的一端的具有外螺纹，绝缘横杆311上具有内螺纹，支撑杆320的外螺纹与绝缘横杆311上的内螺纹相配合，通过调节螺母，可以调节支撑杆320在竖直方向的上下移动，旋拧螺母可以固定支撑杆320的高度，从而确保复合材料20的位置在第一电极120与第二电极220之间。夹具330包括一转轴331，支撑杆320的另一端设置于转轴331上。例如，支撑杆320的另一端可通过焊接的方式固定于转轴331上。
具体到本实施方式中，复合材料频域介电谱测试用电极装置10还包括绝缘底座400，第一绝缘架110及第二绝缘架210均固定于绝缘底座400上。绝缘底座400可以为聚四氟乙烯材料构成，支撑高压电极组件100、测量电极组件200及支撑组件300的重量，并且构成第一电极120与第二电极220对地之间的绝缘。
进行介电谱测量时，通过调节第一电极120与第二电极220之间的间距，调节支撑杆320的高度，使得被检测的复合材料20正好位于第一电极120与第二电极220之间，第一电极120与复合材料20之间的间距为第一间距D1，第二电极220与复合材料20之间的间距为第二间距D2，在第一间距D1之间存在空气介质，在第二间距D2之间也存在空气介质。
例如，第一间距的范围为1mm～5mm，第二间距的范围为1mm～5mm，一方面可以避免第一电极120与复合材料20、第二电极220与复合材料20的直接接触，以避免产生接触电阻，而接触电阻对复合材料20的介电损耗会造成影响，因此降低了测量误差。另一方面，由于第一电极120与复合材料20、第二电极220与复合材料20不会直接接触，因此不会对复合材料20表面施加压力，可以避免复合材料20在测量时产生形变，提高了对复合材料20复介电常数的测量准确度。在放入复合材料20和取出复合材料20两种情况下分别测量两次介电谱，通过空气介质和复合材料20之间的串联等效电路，计算得到复合材料20的介电谱。
上述复合材料频域介电谱测试用电极装置10至少具有以下优点：
第一电极120设置于第一绝缘架110上，第二电极220设置于第二绝缘架210上，支撑架310的两端分别设置于第一绝缘架110与第二绝缘架210上，支撑杆320的一端设置于支撑架310上，在测试待检测的复合材料20时，将复合材料20装夹在支撑杆320的另一端，复合材料20位于第一电极120与第二电极220之间，且与第一电极120及第二电极220之间均有间距，所以第一电极120及第二电极220与复合材料20之间间隔，且间隔处分别存在空气介质，第一电极120用于给复合材料20施加不同频率的测试电压信号，第二电极220用于测量复合材料20上流过的电流信号，避免了复合材料20与第一电极120的表面和第二电极220的表面直接接触，因此可以有效避免产生接触电阻，降低了测量误差。而且第一电极120与第二电极220无需施加压力在复合材料20的表面，因此避免了测量时的复合材料20形变，提高了对复合材料20的复介电常数的测量准确度。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种复合材料频域介电谱测试用电极装置，其特征在于，包括：
高压电极组件，包括第一绝缘架、第一电极、第一电极连接杆以及第一紧固件，所述第一电极设置于所述第一电极连接杆的一端，所述第一电极连接杆的另一端穿设于所述第一绝缘架上，并通过所述第一紧固件紧固；
测量电极组件，包括第二绝缘架及第二电极，所述第二电极设置于所述第二绝缘架上，所述第二电极与所述第一电极间隔相对；及
支撑组件，包括支撑架、支撑杆以及夹具，所述支撑架包括绝缘横杆、第一支撑柱及第二支撑柱，所述第一支撑柱的一端与所述第二支撑柱的一端分别位于所述绝缘横杆的两端，所述第一支撑柱的另一端设置于所述第一绝缘架上，所述第二支撑柱的另一端设置于所述第二绝缘架上，所述夹具包括转轴，所述支撑杆的一端设置于所述支撑架上；
其中，所述支撑杆的另一端设置于所述转轴上，并用于装夹待检测的复合材料以使所述复合材料位于所述第一电极与所述第二电极之间、且所述复合材料与所述第一电极及所述第二电极之间均具有间距；
所述第一电极与所述复合材料之间的间距为第一间距，所述第二电极与所述复合材料之间的间距为第二间距，所述第一间距的范围为1mm～5mm，所述第二间距的范围为1mm～5mm。
2.根据权利要求1所述的复合材料频域介电谱测试用电极装置，其特征在于，所述第一电极连接杆能够相对于所述第一绝缘架移动，以调节所述第一电极与所述第二电极之间的间距大小。
3.根据权利要求1所述的复合材料频域介电谱测试用电极装置，其特征在于，所述测量电极组件还包括第二电极连接杆及第二紧固件，所述第二电极设置于所述第二电极连接杆的一端，所述第二电极连接杆的另一端穿设于所述第二绝缘架上，并通过所述第二紧固件紧固。
4.根据权利要求3所述的复合材料频域介电谱测试用电极装置，其特征在于，所述第二电极连接杆能够相对于所述第二绝缘架移动，以调节所述第二电极与所述第一电极之间的间距大小。
5.根据权利要求1所述的复合材料频域介电谱测试用电极装置，其特征在于，所述支撑杆的一端设置于所述绝缘横杆上，并通过第三紧固件紧固，所述支撑杆相对于所述绝缘横杆可移动，以调节所述复合材料与所述第一电极及所述第二电极的错开程度。
6.根据权利要求1所述的复合材料频域介电谱测试用电极装置，其特征在于，还包括绝缘底座，所述第一绝缘架及所述第二绝缘架均固定于所述绝缘底座上。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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