CN111665395A - 石墨炭块制品电阻率测量装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨炭块制品电阻率测量装置以及方法，所述石墨炭块制品电阻率测量装置，包括：测量线圈；测量电路，用于在测量石墨炭块制品的电阻率时，向所述测量线圈提供振荡电流，并将所述振荡电流的变化转换为检测电压；控制模块，用于根据所述检测电压以及预先确定的所述检测电压与电阻率的对应关系，获得所述石墨炭块制品的电阻率；显示屏，用于显示所述石墨炭块制品的电阻率。本发明提供的石墨炭块制品电阻率测量装置，结构简单，使用方便；能直接测量不规则形状石墨炭块制品的电阻率，不破坏石墨炭块制品物理形状；由一名人员就能完成测量，测量时间快，劳动强度低。

Description

石墨炭块制品电阻率测量装置以及方法

技术领域

本发明涉及炭素检测仪器仪表技术领域，具体涉及一种石墨炭块制品电阻率测量装置以及方法。

背景技术

石墨炭块具有导热导电性良好、耐高温、热膨胀系数小、化学稳定性好、耐酸碱和有机溶剂腐蚀、机械强度高以及易加工等优点，对其加工获得的制品被广泛应用在化工、有色冶金、钢铁、电子、国防、航空航天等领域。电阻率是石墨炭块的一项重要理化指标，不仅能够表示其导电性能，也反应了炭块石墨化程度。GB/T24525-2009规定了石墨制品电阻率测定法和石墨电极制品现场测定法。

石墨制品电阻率测定法是在石墨制品上钻取圆柱形炭棒，再加工成标准圆柱体试样，在实验室测量试样电阻率。这种方法存在以下不足：破坏石墨炭块的物理形状；经过钻取、加工、测量过程，增加了劳动强度，测量时间长。

石墨电极制品现场测定法是采用测量仪器给石墨电极通入一定电流测电阻率，要求石墨电极截面积必须均匀，不得有明显缺陷，长度与直径之比不小于3。这种方法存在以下不足：对样品形状要求严格，无法测量不规则形状的石墨制品电阻率；仪器测量机构部件多，需要电流连接机构连接仪器与石墨电极；若测量机构自动化程度不高，测量时需要两名以上测量人员；提高自动化程度可减少测量人员，但需要较为复杂的机械结构和相应的控制。

发明内容

本发明所要解决的是现有石墨炭块制品电阻率测量方式需要破坏石墨炭块的物理形状、测量时间长、对样品形状要求严格、仪器测量机构复杂等的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种石墨炭块制品电阻率测量装置，包括：

测量线圈；

测量电路，用于在测量石墨炭块制品的电阻率时，向所述测量线圈提供振荡电流，并将所述振荡电流的变化转换为检测电压；

控制模块，用于根据所述检测电压以及预先确定的所述检测电压与电阻率的对应关系，获得所述石墨炭块制品的电阻率；

显示屏，用于显示所述石墨炭块制品的电阻率。

可选的，所述石墨炭块制品电阻率测量装置还包括：

第一外壳；

固定在所述第一外壳中的绝缘骨架，所述测量线圈缠绕在所述绝缘骨架上。

可选的，所述绝缘骨架包括：

第一挡板；

第二挡板，所述第二挡板的厚度小于所述第一挡板的厚度；

连接所述第一挡板和所述第二挡板的绕线杆，所述测量线圈缠绕在所述绕线杆上。

可选的，所述第一外壳上设置有第一插头座，所述第一插头座的一个接线针连接所述测量线圈的一端，所述第一插头座的另一个接线针连接所述测量线圈的另一端，所述测量电路通过测量线与所述第一插头座连接。

可选的，所述石墨炭块制品电阻率测量装置还包括：

第二外壳；

固定在所述第二外壳中的电路板，所述测量电路设置在所述电路板上；

设置在所述第二外壳上的显示面板，所述显示屏设置在所述显示面板上。

可选的，所述显示屏为可编程触摸屏，所述控制模块集成在所述可编程触摸屏中。

可选的，所述显示面板上设置有第二插头座，所述第二插头座的一个接线针连接所述测量电路的一个电流端，所述第二插头座的另一个接线针连接所述测量电路的另一个电流端，所述测量线圈通过测量线与所述第二插头座连接。

可选的，所述测量电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、电位器以及集成电路，所述集成电路为3096集成电路；

所述集成电路的第七引脚连接所述第三电阻的一端、所述第三电容的一端以及所述第四电容的一端，所述集成电路的第八引脚连接所述电位器的调节端和所述第二电容的一端，所述集成电路的第九引脚连接所述集成电路的第十一引脚和所述第三电容的另一端并作为所述测量电路的一个电流端，所述集成电路的第十引脚连接所述第四电阻的一端、所述第五电容的一端以及所述第五电阻的一端，所述集成电路的第十六引脚连接所述第一电容的一端、所述第二电阻的一端以及所述第三电阻的另一端并作为所述测量电路的电源端，所述第五电阻的另一端连接所述第六电容的一端并作为所述检测电压的输出端，所述第二电阻的另一端连接所述电位器的一个固定端，所述电位器的另一个固定端连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端、所述第一电容的另一端、所述第二电容的另一端、所述第四电容的另一端、所述第四电阻的另一端、所述第五电容的另一端以及所述第六电容的另一端连接公共接地端，所述公共接地端接地并作为所述测量电路的另一个电流端。

可选的，所述石墨炭块制品电阻率测量装置还包括电池组，所述第二外壳上设置有第三插头座，所述显示面板上设置有电源开关，所述电源开关的一个输入端连接所述第三插头座的一个接线针，所述电源开关的另一个输入端连接所述第三插头座的另一个接线针，所述电源开关的一个输出端连接所述电源端，所述电源开关的另一个输出端连接所述公共接地端，所述电池组通过电源线与所述第三插头座连接。

基于同样的发明构思，本发明还提供一种石墨炭块制品电阻率测量方法，包括：

将测量线圈放置在石墨炭块制品表面；

向所述测量线圈提供振荡电流，并将所述振荡电流的变化转换为检测电压；

根据所述检测电压以及预先确定的所述检测电压与电阻率的对应关系，获得所述石墨炭块制品的电阻率；

显示所述石墨炭块制品的电阻率。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明提供的石墨炭块制品电阻率测量装置以及方法，通过设置测量线圈，在测量石墨炭块制品电阻率时，将所述测量线圈放置在石墨炭块制品表面，向所述测量线圈提供振荡电流，并将所述振荡电流的变化转化为检测电压。由于电阻率不同的石墨炭块制品引起所述振荡电流的变化不同，因而根据所述检测电压以及预先确定的所述检测电压与电阻率的对应关系，可以获得并显示所述石墨炭块制品的电阻率。

本发明提供的石墨炭块制品电阻率测量装置，结构简单，不需要电流连接机构；使用方便，测量石墨炭块制品电阻率时，只需将测量线圈放置在石墨炭块制品表面，就可以显示电阻率数值；能直接测量不规则形状石墨炭块制品的电阻率，不破坏石墨炭块制品物理形状；由一名人员就能完成测量，测量时间快，劳动强度低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明一种实施例的石墨炭块制品电阻率测量装置的结构示意图；

图2为本发明另一种实施例的石墨炭块制品电阻率测量装置的结构示意图；

图3为本发明实施例的测量线圈和绝缘骨架的剖面结构示意图；

图4为本发明实施例的测量电路的电路图；

图5为本发明实施例的石墨炭块制品电阻率测量方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

本发明实施例提供一种石墨炭块制品电阻率测量装置，图1是所述石墨炭块制品电阻率测量装置的结构示意图，所述石墨炭块制品电阻率测量装置包括测量线圈11、测量电路12、控制模块13以及显示屏14。

具体地，所述测量线圈11可以为铜线等导电线绕制的线圈。所述测量线圈11可以绕制在绝缘骨架上，也可以不需要绝缘骨架，本实施例对此不进行限定。在测量石墨炭块制品的电阻率时，将所述测量线圈11放置在被测石墨炭块制品的表面。

所述测量电路12与所述测量线圈11连接，用于在测量石墨炭块制品的电阻率时，向所述测量线圈12提供振荡电流，并将所述振荡电流的变化转换为检测电压。所述测量线圈11在通入所述振荡电流后会在其周围产生相应的磁场，由于在测量石墨炭块制品的电阻率时，所述测量线圈11是放置在被测石墨炭块制品表面的，因而所述测量线圈11产生的磁场会穿透被测石墨炭块制品的表面，在被测石墨炭块制品的表面形成涡流，该涡流产生的磁场反作用于所述测量线圈11产生的磁场，使得所述振荡电流发生变化。由于电阻率不同的石墨炭块制品形成的涡流大小不同，不同大小的涡流产生的磁场对所述测量线圈11产生的磁场的反作用也就不同，最终引起所述振荡电流的变化也就不同，即电阻率不同的石墨炭块制品引起所述振荡电流的变化不同，因而将所述振荡电流的变化转换为所述检测电压，所述检测电压的电压值可以体现石墨炭块制品的电阻率。

所述控制模块13与所述测量电路12连接，用于根据所述检测电压以及预先确定的所述检测电压与电阻率的对应关系，获得所述石墨炭块制品的电阻率。在对被测石墨炭块制品进行测量前，通过采用所述测量线圈11和所述测量电路12对不同电阻率且电阻率已知的石墨炭块制品进行测量，可以获得每种电阻率对应的检测电压。因此，通过查找所述检测电压与电阻率的对应关系，可以获得与所述检测电压对应的电阻率，与所述检测电压对应的电阻率即为所述石墨炭块制品的电阻率。

所述显示屏14与所述控制模块13连接，用于显示所述石墨炭块制品的电阻率。所述显示屏14可以为LED显示屏或者触摸屏等，本发明实施例对此不进行限定。

本实施例提供的石墨炭块制品电阻率测量装置，通过设置所述测量线圈11，在测量石墨炭块制品电阻率时，将所述测量线圈11放置在石墨炭块制品表面，向所述测量线圈11提供振荡电流，并将所述振荡电流的变化转化为检测电压。由于电阻率不同的石墨炭块制品引起所述振荡电流的变化不同，因而根据所述检测电压以及预先确定的所述检测电压与电阻率的对应关系，可以获得并显示所述石墨炭块制品的电阻率。本实施例提供的石墨炭块制品电阻率测量装置，结构简单，不需要电流连接机构；使用方便，测量石墨炭块制品电阻率时，只需将所述测量线圈11放置在石墨炭块制品表面，所述显示屏14就可以显示电阻率数值；能直接测量不规则形状石墨炭块制品的电阻率，不破坏石墨炭块制品物理形状；由一名人员就能完成测量，测量时间快，劳动强度低。

在一种可选实现方式中，所述测量线圈11设置在外壳中。参考图2，所述石墨炭块制品电阻率测量装置还包括第一外壳211和绝缘骨架。所述第一外壳211的形状可根据实际需求进行设置，例如可以为圆柱形状或者长方体形状等，本发明实施例对此不进行限定。所述绝缘骨架可以通过胶结等方式固定在所述第一外壳211中，所述测量线圈11缠绕在所述绝缘骨架上。

本发明实施例提供所述绝缘骨架的一种具体结构，如图3所示，所述绝缘骨架包括第一挡板31、第二挡板32以及绕线杆33，其中，所述第二挡板32的厚度小于所述第一挡板31的厚度。所述绕线杆33连接所述第一挡板31和所述第二挡板32，所述测量线圈11缠绕在所述绕线杆33上。所述第一挡板31和所述第二挡板32的具体形状可根据实际需求进行设置，只要保证所述第一挡板31和所述第二挡板32分别连接在所述绕线杆33的两端，能够与所述绕线杆33形成绕线槽即可。在本实施例中，所述第一挡板31和所述第二挡板32为圆形挡板，所述绕线杆33为圆柱形杆体，所述第一挡板31一个底面的中心和所述绕线杆33一个底面的中心重合，所述第二挡板32一个底面的中心和所述绕线杆33另一个底面的中心重合。

继续参考图2，所述测量线圈11可以通过穿过所述第一外壳211的测量线22与所述测量电路12固定连接，也可以通过可拆卸的方式与所述测量电路12连接。若所述测量线圈11通过可拆卸的方式与所述测量电路12连接，所述第一外壳211上设置有第一插头座212，所述第一插头座212的一个接线针连接所述测量线圈11的一端，所述第一插头座212的另一个接线针连接所述测量线圈11的另一端，所述测量电路12通过所述测量线22与所述第一插头座212连接。所述测量线22可以采用屏蔽电缆，其与所述测量线圈11连接的一端设置有接头，所述测量线22的一端通过接头连接所述第一插头座212，所述测量线22的另一端连接所述测量电路12。

在一种可选实现方式中，所述测量电路12设置在外壳中。参考图2，所述石墨炭块制品电阻率测量装置还包括第二外壳231。所述第二外壳231的形状可根据实际需求进行设置，例如可以为圆柱形状或者长方体形状等，本发明实施例对此不进行限定。所述第二外壳231中设置有通过胶结或者螺钉连接等方式固定的电路板，所述测量电路12设置在所述电路板上。所述第二外壳231上设置有显示面板232，所述显示屏14设置在所述显示面板232上。进一步，所述显示屏14为可编程触摸屏，所述控制模块13集成在所述可编程触摸屏中。需要说明的是，所述控制模块13也可以和所述测量电路一起设置在所述电路板上，本发明实施例对此不进行限定。

所述测量电路12可以通过穿过所述第二外壳231的测量线22与所述测量线圈11固定连接，也可以通过可拆卸的方式与所述测量线圈11连接。若所述测量电路12通过可拆卸的方式与所述测量线圈12连接，所述显示面板232上设置有第二插头座233，所述第二插头座233的一个接线针连接所述测量电路12的一个电流端，所述第二插头座233的另一个接线针连接所述测量电路12的另一个电流端，所述测量线圈11通过所述测量线22与所述第二插头座233连接。即所述测量线22与所述测量电路12连接的一端也设置有接头，所述测量线22的一端通过接头连接所述第一插头座212，所述测量线22的另一端通过接头连接所述第二插头座233。

本发明实施例提供的石墨炭块制品电阻率测量装置，可以采用交流电源供电，也可以采用直流电源供电。若所述石墨炭块制品电阻率测量装置采用交流电源供电，所述石墨炭块制品电阻率测量装置还可以包括设置在所述第二外壳231中的电源模块，所述电源模块用于将交流电源转换为所述测量电路12、所述控制模块13以及所述显示屏14所需的电源电压。

在本实施例中，所述石墨炭块制品电阻率测量装置采用直流电源供电。参考图2，所述石墨炭块制品电阻率测量装置还可以包括电池25，所述第二外壳231上设置有第三插头座234，所述显示面板232上设置有电源开关235，所述电源开关235的一个输入端连接所述第三插头座234的一个接线针，所述电源开关235的另一个输入端连接所述第三插头座234的另一个接线针，所述电源开关235的一个输出端连接所述测量电路12、所述控制模块13以及所述显示屏14的电源端，所述电源开关235的另一个输出端连接公共接地端，所述电池组25通过电源线24与所述第三插头座234连接。进一步，所述电池25可以为充电电池组。所述电源线24可以为两端设置有接头的铜线，所述电源线24的一端通过接头连接所述第三插头座234，所述电源线24的另一端通过接头连接所述电池25。

在测量被测石墨炭块制品20的电阻率时，将所述电源线24的一端与所述第三插头座234连接，将所述电源线24的另一端与所述电池25连接；将所述测量线22的一端与所述第一插头座212连接，将所述测量线22的另一端与所述第二插头座233连接；闭合所述电源开关235，所述显示屏14得电显示；将设置在所述第一外壳211中的测量线圈11放置在被测石墨炭块制品20的表面，所述显示屏14显示的数值即为被测石墨炭块制品20的电阻率。

本发明实施例还提供所述测量电路12的一种具体电路，参考图4，所述测量电路12包括第一电阻R1、第二电阻R2、第二电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、电位器P1以及集成电路U1，所述集成电路U1为3096集成电路。

所述集成电路U1的第七引脚连接所述第二电阻R3的一端、所述第三电容C3的一端以及所述第四电容C4的一端，所述集成电路U1的第八引脚连接所述电位器P1的调节端和所述第二电容C2的一端，所述集成电路U1的第九引脚连接所述集成电路U1的第十一引脚和所述第三电容C3的另一端并作为所述测量电路的一个电流端D1，所述测量电路的一个电流端D1用于连接所述测量线圈11的一端，所述集成电路U1的第十引脚连接所述第四电阻R4的一端、所述第五电容C5的一端以及所述第五电阻R5的一端，所述集成电路U1的第十六引脚连接所述第一电容C1的一端、所述第二电阻R2的一端以及所述第二电阻R3的另一端并作为所述测量电路的电源端VCC，所述第五电阻R5的另一端连接所述第六电容C6的一端并作为所述检测电压的输出端U，所述检测电压的输出端U用于连接所述控制模块13，所述第二电阻R2的另一端连接所述电位器P1的一个固定端，所述电位器P1的另一个固定端连接所述第一电阻R1的一端，所述第一电阻R1的另一端、所述第一电容C1的另一端、所述第二电容C2的另一端、所述第四电容C4的另一端、所述第四电阻R4的另一端、所述第五电容C5的另一端以及所述第六电容C6的另一端连接公共接地端，所述公共接地端接地并作为所述测量电路的另一个电流端D2，所述测量电路的另一个电流端D2用于连接所述测量线圈11的另一端。

本发明实施例还提供一种石墨炭块制品电阻率测量方法，图5是所述石墨炭块制品电阻率测量方法的流程图，所述石墨炭块制品电阻率测量方法包括：

步骤S51，将测量线圈放置在石墨炭块制品表面；

步骤S52，向所述测量线圈提供振荡电流，并将所述振荡电流的变化转换为检测电压；

步骤S53，根据所述检测电压以及预先确定的所述检测电压与电阻率的对应关系，获得所述石墨炭块制品的电阻率；

步骤S54，显示所述石墨炭块制品的电阻率。

所述石墨炭块制品电阻率测量方法的具体实现方式，可参考前述对石墨炭块制品电阻率测量装置的描述，在此不再赘述。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石墨炭块制品电阻率测量装置，其特征在于，包括：

测量线圈；

测量电路，用于在测量石墨炭块制品的电阻率时，向所述测量线圈提供振荡电流，并将所述振荡电流的变化转换为检测电压；

控制模块，用于根据所述检测电压以及预先确定的所述检测电压与电阻率的对应关系，获得所述石墨炭块制品的电阻率；

显示屏，用于显示所述石墨炭块制品的电阻率。

2.根据权利要求1所述的石墨炭块制品电阻率测量装置，其特征在于，还包括：

第一外壳；

固定在所述第一外壳中的绝缘骨架，所述测量线圈缠绕在所述绝缘骨架上。

3.根据权利要求2所述的石墨炭块制品电阻率测量装置，其特征在于，所述绝缘骨架包括：

第一挡板；

第二挡板，所述第二挡板的厚度小于所述第一挡板的厚度；

连接所述第一挡板和所述第二挡板的绕线杆，所述测量线圈缠绕在所述绕线杆上。

4.根据权利要求2所述的石墨炭块制品电阻率测量装置，其特征在于，所述第一外壳上设置有第一插头座，所述第一插头座的一个接线针连接所述测量线圈的一端，所述第一插头座的另一个接线针连接所述测量线圈的另一端，所述测量电路通过测量线与所述第一插头座连接。

5.根据权利要求1所述的石墨炭块制品电阻率测量装置，其特征在于，还包括：

第二外壳；

固定在所述第二外壳中的电路板，所述测量电路设置在所述电路板上；

设置在所述第二外壳上的显示面板，所述显示屏设置在所述显示面板上。

6.根据权利要求5所述的石墨炭块制品电阻率测量装置，其特征在于，所述显示屏为可编程触摸屏，所述控制模块集成在所述可编程触摸屏中。

7.根据权利要求5所述的石墨炭块制品电阻率测量装置，其特征在于，所述显示面板上设置有第二插头座，所述第二插头座的一个接线针连接所述测量电路的一个电流端，所述第二插头座的另一个接线针连接所述测量电路的另一个电流端，所述测量线圈通过测量线与所述第二插头座连接。

8.根据权利要求7所述的石墨炭块制品电阻率测量装置，其特征在于，所述测量电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、电位器以及集成电路，所述集成电路为3096集成电路；

所述集成电路的第七引脚连接所述第三电阻的一端、所述第三电容的一端以及所述第四电容的一端，所述集成电路的第八引脚连接所述电位器的调节端和所述第二电容的一端，所述集成电路的第九引脚连接所述集成电路的第十一引脚和所述第三电容的另一端并作为所述测量电路的一个电流端，所述集成电路的第十引脚连接所述第四电阻的一端、所述第五电容的一端以及所述第五电阻的一端，所述集成电路的第十六引脚连接所述第一电容的一端、所述第二电阻的一端以及所述第三电阻的另一端并作为所述测量电路的电源端，所述第五电阻的另一端连接所述第六电容的一端并作为所述检测电压的输出端，所述第二电阻的另一端连接所述电位器的一个固定端，所述电位器的另一个固定端连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端、所述第一电容的另一端、所述第二电容的另一端、所述第四电容的另一端、所述第四电阻的另一端、所述第五电容的另一端以及所述第六电容的另一端连接公共接地端，所述公共接地端接地并作为所述测量电路的另一个电流端。

9.根据权利要求8所述的石墨炭块制品电阻率测量装置，其特征在于，还包括电池组，所述第二外壳上设置有第三插头座，所述显示面板上设置有电源开关，所述电源开关的一个输入端连接所述第三插头座的一个接线针，所述电源开关的另一个输入端连接所述第三插头座的另一个接线针，所述电源开关的一个输出端连接所述电源端，所述电源开关的另一个输出端连接所述公共接地端，所述电池组通过电源线与所述第三插头座连接。

10.一种石墨炭块制品电阻率测量方法，其特征在于，包括：

将测量线圈放置在石墨炭块制品表面；

向所述测量线圈提供振荡电流，并将所述振荡电流的变化转换为检测电压；

根据所述检测电压以及预先确定的所述检测电压与电阻率的对应关系，获得所述石墨炭块制品的电阻率；

显示所述石墨炭块制品的电阻率。

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