CN108918999B - 电场敏感型智能材料响应时间测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电场敏感型智能材料响应时间测试系统及方法，涉及材料的测试方法技术领域。所述系统包括测试夹具，所述测试夹具上设置有第一夹持电极和第二夹持电极，所述夹持电极用于夹持被测材料，所述第一夹持电极通过导线与半导体测试仪的一个信号输出端连接，所述第二夹持电极通过导线与半导体测试仪的另一个信号输出端连接，所述半导体测试仪与所述无感定值电阻之间的导线上设置有与所述无感定值电阻连接的电压信号源发生器，示波器的两个信号输入端分别与所述第一夹持电极以及第二夹持电极电连接。所述系统和方法能够准确测量电场敏感型智能材料响应时间。
Description
技术领域
本发明涉及材料的测试方法技术领域，尤其涉及一种电场敏感型智能材料响应时间测试系统及方法。
背景技术
近年来电磁脉冲武器越来越多，对高精度设备的软杀伤和损伤越来越大，尤其是脉冲炸弹和核电磁脉冲武器的发展很快，为了防止此类武器造成的严重后果，智能防护材料的研制也越来越多。电场敏感型智能材料对于电磁脉冲具有非常好的屏蔽作用，对于电场敏感型智能材料的半导体参数特性已经有了很多研究，如：I-V，C-V和快速脉冲IV测量等。而此类材料在防护电磁脉冲时发生突变的反应时间却没有相关的研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够准确测量电场敏感型智能材料响应时间的系统及方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种电场敏感型智能材料响应时间测试系统，其特征在于：包括测试夹具，所述测试夹具上设置有第一夹持电极和第二夹持电极，所述夹持电极用于夹持被测材料，所述第一夹持电极通过导线与半导体测试仪的一个信号输出端连接，所述第二夹持电极通过导线与半导体测试仪的另一个信号输出端连接，所述半导体测试仪与测试夹具之间的导线上设置有两端分别与第一夹持电极以及第二夹持电极连接的高频高压无感定值电阻，且半导体测试仪上与所述第一夹持电极连接的导线上设置有测试仪控制开关，所述半导体测试仪与所述无感定值电阻之间的导线上设置有与所述无感定值电阻连接的电压信号源发生器，示波器的两个信号输入端分别与所述第一夹持电极以及第二夹持电极电连接。
进一步的技术方案在于：所述系统还包括霍尔传感器，所述霍尔传感器设置于所述第二夹持电极与所述无感定值电阻之间的导线上，所述霍尔传感器用于测试导线上是否有电流流过。
进一步的技术方案在于：所述测试夹具包括下夹板、上夹板、第一夹持电极和第二夹持电极，所述下夹板上间隔的设置有两个连接立柱，所述连接立柱之间设置有弹簧连接装置，上夹板通过连接板与所述弹簧连接装置连接，通过弹簧连接装置使所述上夹板产生向下的压力，所述第一夹持电极设置在所述上夹板上，且所述第一夹持电极的上端延伸至所述上夹板的上侧，所述第一夹持电极的下端延伸至所述上夹板的下侧，所述第二夹持电极设置在所述下夹板上，且所述第二夹持电极的上端延伸至所述下夹板的上侧，所述第二夹持电极的下端内嵌到所述下夹板内，所述第一夹持电极与所述第二夹持电极相对设置。
进一步的技术方案在于：所述测试夹具包括下夹板、上夹板、第一夹持电极和第二夹持电极，所述下夹板上间隔的设置有两个连接立柱，所述连接立柱之间设置有弹簧连接装置，上夹板通过连接板与所述弹簧连接装置连接，通过弹簧连接装置使所述上夹板产生向下的压力，所述第一夹持电极和第二夹持电极间隔的设置在所述上夹板上，且所述第一夹持电极和第二夹持电极的上端延伸至所述上夹板的上侧，所述第一夹持电极的下端以及第二夹持电极的下端延伸至所述上夹板的下侧，所述下夹板上设置有绝缘板，且所述绝缘板与所述第一夹持电极以及第二夹持电极的下端相对设置。
进一步的技术方案在于：所述上夹板上设置有滑动槽，所述第一夹持电极和第二夹持电极设置在所述滑动槽内，可相对于所述上夹板滑动。
进一步的技术方案在于：所述上夹板上设置有滑动槽，所述第一夹持电极设置在所述滑动槽内，可相对于所述上夹板滑动。
进一步的技术方案在于：所述系统还包括屏蔽盒，所述测试夹具以及所述无感定值电阻设置在所述屏蔽盒内。
本发明还公开了一种电场敏感型智能材料响应时间测试方法，其特征在于包括如下步骤：
场变电压v的确定：将被测材料放置于测试夹具上，并使其与第一夹持电极以及第二夹持电极保持紧密接触，设置半导体测试仪的输出电压范围为0-200V，限流50ma，开启半导体测试仪，半导体测试仪自动对被测材料进行测试，材料中通过1ma电流时的电压即为被测材料的场变电压v；
关闭半导体测试仪，将无感定值电阻与被测材料并联，打开电压信号源发生器，将电压信号源发生器电压至少调至10倍场变电压v，脉冲宽度应大于3倍预估的限幅响应时间，脉冲前沿小于预估的限幅响应时间，观察霍尔传感器显示数据和示波器波形；
短路被测器件，测量系统的噪声电平或固有电感：测试夹具的第一夹持电极与第二夹持电极之间不放被测材料，使夹具的两个电极直接接触，保持所述定值电阻的接触良好，并与两个直接接触的电极保持并联，打开电压信号源发生器，注入正常测试的脉冲电压，用示波器记录系统本身的噪声电平或固有电感；
电场敏感型智能材料响应时间t的测量方法为：通过示波器观察得出瞬态脉冲电压上升到场变电压V并下降到1.1倍限幅电压Vc之间的时间间隔，该时间间隔即为所述智能材料响应时间t。
进一步的技术方案在于，所述方法还包括：对于被测材料响应时间大于1us的，所述方法可通过霍尔传感器参数间接判断材料发生了突变，辅助判断材料是否发生突变；对于被测材料响应时间小于1us的，不通过霍尔传感器辅助判断材料是否发生突变。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述系统和方法键解决了电场敏感材料场致相变时材料本身的相变时间，为研发新材料，尤其是主动式防御电磁脉冲智能材料响应时间的测试提供测试方法。所述系统加入霍尔传感器结合半导体测试仪的参数，可以快速判断材料是否发生相变；对于响应时间较长的材料，霍尔传感器可起到辅助判断的作用； 此系统可独立完成智能材料的参数测试；解决了材料反应时间的测试问题。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例所述系统的原理框图；
图2是本发明实施例所述系统中测试夹具的结构示意图；
图3是本发明实施例所述系统中测试夹具的结构示意图；
图4是本发明实施例所述系统中测试夹具的结构示意图；
图5是本发明实施例所述系统中测试夹具的结构示意图；
图6是本发明实施例所述方法中材料突变前和材料突变后的波形对比图；
其中：1、第一夹持电极2、第二夹持电极3、半导体测试仪4、高频高压无感定值电阻5、测试仪控制开关6、电压信号源发生器7、示波器8、霍尔传感器9、下夹板10、上夹板11、连接立柱12、弹簧连接装置13、连接板14、绝缘板15、滑动槽16、屏蔽盒17、被测材料18、导线。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
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，但是本发明还可以采用其他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推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本发明实施例公开了一种电场敏感型智能材料响应时间测试系统，包括测试夹具，所述测试夹具上设置有第一夹持电极1和第二夹持电极2。所述夹持电极用于夹持被测材料，所述第一夹持电极1通过导线与半导体测试仪3的一个信号输出端连接，所述第二夹持电极2通过导线与半导体测试仪3的另一个信号输出端连接，所述半导体测试仪3与测试夹具之间的导线上设置有两端分别与第一夹持电极1以及第二夹持电极2连接的高频高压无感定值电阻4，且半导体测试仪1上与所述第一夹持电极1连接的导线上设置有测试仪控制开关5，所述半导体测试仪3与所述无感定值电阻之间的导线上设置有与所述无感定值电阻连接的电压信号源发生器6，示波器7的两个信号输入端分别与所述第一夹持电极1以及第二夹持电极2电连接。
进一步的，所述系统还包括霍尔传感器8，所述霍尔传感器8设置于所述第二夹持电极与所述无感定值电阻之间的导线上，所述霍尔传感器8用于测试导线上是否有电流流过。
所述测试夹具的具体形式至少有以下两种：
第一种，如图2-4所示，所述测试夹具包括下夹板9、上夹板10、第一夹持电极1和第二夹持电极2。所述下夹板9上间隔的设置有两个连接立柱11，所述连接立柱11之间设置有弹簧连接装置12，上夹板10通过连接板13与所述弹簧连接装置12连接，通过弹簧连接装置12使所述上夹板10产生向下的压力，所述第一夹持电极1设置在所述上夹板10上，且所述第一夹持电极1的上端延伸至所述上夹板10的上侧，所述第一夹持电极1的下端延伸至所述上夹板10的下侧，所述第二夹持电极9设置在所述下夹板9上，且所述第二夹持电极2的上端延伸至所述下夹板9的上侧，所述第二夹持电极2的下端内嵌到所述下夹板9内，所述第一夹持电极1与所述第二夹持电极2相对设置。
第二种，如图5所示，所述测试夹具包括下夹板9、上夹板10、第一夹持电极1和第二夹持电极2，所述下夹板9上间隔的设置有两个连接立柱11，所述连接立柱11之间设置有弹簧连接装置12，上夹板10通过连接板13与所述弹簧连接装置12连接，通过弹簧连接装置12使所述上夹板10产生向下的压力，所述第一夹持电极1和第二夹持电极2间隔的设置在所述上夹板10上，且所述第一夹持电极1和第二夹持电极2的上端延伸至所述上夹板10的上侧，所述第一夹持电极1的下端以及第二夹持电极2的下端延伸至所述上夹板10的下侧，所述下夹板9上设置有绝缘板14，且所述绝缘板14与所述第一夹持电极1以及第二夹持电极2的下端相对设置。
进一步的，如图4所示，所述上夹板10上设置有滑动槽15，所述第一夹持电极1和第二夹持电极2设置在所述滑动槽15内，可相对于所述上夹板10滑动。
进一步的，如图5所示，所述上夹板10上设置有滑动槽15，所述第一夹持电极1设置在所述滑动槽15内，可相对于所述上夹板10滑动。
需要说明书的是，为了提高了所述系统测试的精度，所述系统还包括屏蔽盒16，所述测试夹具以及所述无感定值电阻4设置在所述屏蔽盒内。
本发明还公开了一种电场敏感型智能材料响应时间测试方法，包括如下步骤：
场变电压v的确定：将被测材料放置于测试夹具上，并使其与第一夹持电极1以及第二夹持电极2保持紧密接触，设置半导体测试仪3的输出电压范围为0-200V，限流50ma，开启半导体测试仪3，半导体测试仪3自动对被测材料进行测试，若通过被测材料的电流具有突变能力，即材料中通过1ma电流时的电压即为被测材料的场变电压v；
进一步的，若半导体测试仪的测试波形中电流无突变，则表示此材料在此测试条件下不符合要求，在测试环境中静置24小时后可用氧化锌测试仪再次测试此材料；若两种设备都不能测到此材料的电流突变，可认为此材料无突变能力。
关闭半导体测试仪3，将无感定值电阻4与被测材料并联，打开电压信号源发生器6，将电压信号源发生器6电压至少调至10倍场变电压v，脉冲宽度应大于3倍预估的限幅响应时间，脉冲前沿小于预估的限幅响应时间，观察霍尔传感器8显示数据和示波器7波形；
短路被测器件，测量系统的噪声电平或固有电感：测试夹具的第一夹持电极1与第二夹持电极2之间不放被测材料，使夹具的两个电极直接接触，保持所述定值电阻的接触良好，并与两个直接接触的电极保持并联，打开电压信号源发生器6，注入正常测试的脉冲电压，用示波器7记录系统本身的噪声电平或固有电感；
电场敏感型智能材料响应时间t的测量方法为：通过示波器观察得出瞬态脉冲电压上升到场变电压V并下降到1.1倍限幅电压Vc之间的时间间隔，该时间间隔即为所述智能材料响应时间t；
对于被测材料响应时间大于1us的，所述方法通过霍尔传感器参数辅助判断材料是否发生突变；对于被测材料响应时间小于1us的，不通过霍尔传感器辅助判断材料是否发生突变。
所述系统和方法键解决了电场敏感材料场致相变时材料本身的相变时间，为研发新材料，尤其是主动式防御电磁脉冲智能材料响应时间的测试提供测试方法。所述系统加入霍尔传感器结合半导体测试仪的参数，可以快速判断材料是否发生相变；对于响应时间较长的材料，霍尔传感器可起到辅助判断的作用； 此系统可独立完成智能材料的参数测试；解决了材料反应时间的测试问题。
Claims (2)
1.一种电场敏感型智能材料响应时间测试方法，其特征在，所述方法使用电场敏感型智能材料响应时间测试系统，所述系统包括测试夹具，所述测试夹具上设置有第一夹持电极（1）和第二夹持电极（2），所述夹持电极用于夹持被测材料，所述第一夹持电极（1）通过导线与半导体测试仪（3）的一个信号输出端连接，所述第二夹持电极（2）通过导线与半导体测试仪（3）的另一个信号输出端连接，所述半导体测试仪（3）与测试夹具之间的导线上设置有两端分别与第一夹持电极（1）以及第二夹持电极（2）连接的高频高压无感定值电阻（4），且半导体测试仪（3）上与所述第一夹持电极（1）连接的导线上设置有测试仪控制开关（5），所述半导体测试仪（3）与所述无感定值电阻之间的导线上设置有与所述无感定值电阻连接的电压信号源发生器（6），示波器（7）的两个信号输入端分别与所述第一夹持电极（1）以及第二夹持电极（2）电连接；所述系统还包括霍尔传感器（8），所述霍尔传感器（8）设置于所述第二夹持电极与所述无感定值电阻之间的导线上，所述霍尔传感器（8）用于测试导线上是否有电流流过；所述测试夹具包括下夹板（9）、上夹板（10）、第一夹持电极（1）和第二夹持电极（2），所述下夹板（9）上间隔的设置有两个连接立柱（11），所述连接立柱（11）之间设置有弹簧连接装置（12），上夹板（10）通过连接板（13）与所述弹簧连接装置（12）连接，通过弹簧连接装置（12）使所述上夹板（10）产生向下的压力，所述第一夹持电极（1）设置在所述上夹板（10）上，且所述第一夹持电极（1）的上端延伸至所述上夹板（10）的上侧，所述第一夹持电极（1）的下端延伸至所述上夹板（10）的下侧，所述第二夹持电极（2）设置在所述下夹板（9）上，且所述第二夹持电极（2）的上端延伸至所述下夹板（9）的上侧，所述第二夹持电极（2）的下端内嵌到所述下夹板（9）内，所述第一夹持电极（1）与所述第二夹持电极（2）相对设置；所述测试夹具包括下夹板（9）、上夹板（10）、第一夹持电极（1）和第二夹持电极（2），所述下夹板（9）上间隔的设置有两个连接立柱（11），所述连接立柱（11）之间设置有弹簧连接装置（12），上夹板（10）通过连接板（13）与所述弹簧连接装置（12）连接，通过弹簧连接装置（12）使所述上夹板（10）产生向下的压力，所述第一夹持电极（1）和第二夹持电极（2）间隔的设置在所述上夹板（10）上，且所述第一夹持电极（1）和第二夹持电极（2）的上端延伸至所述上夹板（10）的上侧，所述第一夹持电极（1）的下端以及第二夹持电极（2）的下端延伸至所述上夹板（10）的下侧，所述下夹板（9）上设置有绝缘板（14），且所述绝缘板（14）与所述第一夹持电极（1）以及第二夹持电极（2）的下端相对设置；
所述方法包括如下步骤：
场变电压v的确定：将被测材料放置于测试夹具上，并使其与第一夹持电极（1）以及第二夹持电极（2）保持紧密接触，设置半导体测试仪（3）的输出电压范围为0-200V，限流50ma，开启半导体测试仪（3），半导体测试仪（3）自动对被测材料进行测试，材料中通过1ma电流时的电压即为被测材料的场变电压v；
关闭半导体测试仪（3），将无感定值电阻（4）与被测材料并联，打开电压信号源发生器（6），将电压信号源发生器（6）电压至少调至10倍场变电压v，脉冲宽度应大于3倍预估的限幅响应时间，脉冲前沿小于预估的限幅响应时间，观察霍尔传感器（8）显示数据和示波器（7）波形；
短路被测器件，测量系统的噪声电平或固有电感：测试夹具的第一夹持电极（1）与第二夹持电极（2）之间不放被测材料，使夹具的两个电极直接接触，保持所述定值电阻的接触良好，并与两个直接接触的电极保持并联，打开电压信号源发生器（6），注入正常测试的脉冲电压，用示波器（7）记录系统本身的噪声电平或固有电感；
电场敏感型智能材料响应时间t的测量方法为：通过示波器观察得出瞬态脉冲电压上升到场变电压V并下降到1.1倍限幅电压Vc之间的时间间隔，该时间间隔即为所述智能材料响应时间t。
2.如权利要求1所述的电场敏感型智能材料响应时间测试方法，其特征在于所述方法还包括：
对于被测材料响应时间大于1us的，所述方法通过霍尔传感器参数辅助判断材料是否发生突变；对于被测材料响应时间小于1us的，不通过霍尔传感器辅助判断材料是否发生突变。
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| Title |
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| 场敏感型自适应电磁防护材料的测试装置与方法研究;赵敏 等;《微波学报》;20170630;第33卷(第3期);第6-11页 * |
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