CN202903883U - 一种测试材料压阻性能的装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种测试材料压阻性能的装置，其包括一个用于提供恒定的直流电压的电压源、一个用于测试并记录在压缩载荷作用下待测试样上的电压随压缩载荷变化的变化电压信号的数字存储示波器及一个可调电阻器，电压源、数字存储示波器和可调电阻器以串联形式连接，优点在于本装置通过利用电压源来提供恒定的直流电压，利用数字存储示波器测试并记录在不同应变率压缩载荷作用下待测试样上的电压随压缩载荷变化的变化电压信号，再根据电压与电阻之间的关系，能够快捷方便地获得压缩载荷作用下待测试样的动态变化阻值，且精度高。

Description

一种测试材料压阻性能的装置
技术领域
本实用新型涉及一种材料性能测试装置，尤其是涉及一种测试材料压阻性能的装置，该装置能够测得不同应变率压缩载荷作用下复合型导电高分子材料的动态变化阻值。
背景技术
近年来，导电高分子材料在能源、光电子器件、信息、传感器、分子导线和分子器件，以及电子屏蔽、金属防腐和隐身技术等方面有着广泛的应用。已有研究成果表明，导电高分子材料不仅可以满足人们对导电材料的需要，而且由于其兼具有机高分子的性能及半导体和金属的电性能，并具有重量轻、易加工成型、化学稳定性好及电阻率可在较大范围内调节等特点，因此其在电子工业中被应用广泛。以高分子聚合物为基体，加入一定数量的导电物质通过不同复合工艺形成的复合型导电高分子材料具有加工性好、成本低、物理力学性能佳等优势，对其研究和应用更为广泛。
复合型导电高分子材料的电学性能不仅依赖于温度场，而且还受到其它外场（如压力场、交流电场）的影响，其电阻的外场响应与导电网络的形态变化密切相关。对复合型导电高分子材料的电学性能的研究主要集中在电阻随填料的种类和体积分数、随压缩载荷、随应变率变化而改变等问题上。在压缩载荷作用下，由于导电网络会发生变化，因此复合型导电高分子材料的电阻也会出现变化，并且加载的应变率不同，电阻变化情况也会有所不同，这就需要能记录材料电阻动态变化的仪器。
现有的测阻仪主要用于材料静态电阻的测量，其无法进行材料动态变化阻值的测量，这是因为还没有等现有的测阻仪采集数据，动态载荷作用变化导致的电阻变化（要求测量频率1次/秒）已经结束。因此，研究一种能够测量复合型导电高分子材料的动态变化阻值的装置具有十分重要的意义。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种测试材料压阻性能的装置，其结构简单，并能够很好地测得复合型导电高分子材料在不同应变率压缩载荷作用下的动态变化阻值，且测量精度高。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种测试材料压阻性能的装置，其特征在于包括一个用于提供恒定的直流电压的电压源、一个用于测试并记录在压缩载荷作用下待测试样上的电压随压缩载荷变化的变化电压信号的数字存储示波器及一个可调电阻器，所述的电压源、所述的数字存储示波器和所述的可调电阻器以串联形式连接。
所述的电压源为直流恒压电源。
所述的可调电阻器的调节范围为0.1～100千欧姆。
所述的可调电阻器工作时的电阻值与所述的待测试样初始的电阻值的数量级相同。
该装置还包括两个刚性压头，所述的待测试样夹设于两个所述的刚性压头之间，其中一个所述的刚性压头与所述的数字存储示波器的一个信号输入端连接，另一个所述的刚性压头与所述的数字存储示波器的另一个信号输入端连接。
所述的刚性压头的外侧面上设置有用于阻隔所述的刚性压头与外部的压缩装置以保证测试过程中不受所述的压缩装置的固有电阻的影响的绝缘层。
所述的绝缘层为聚酰亚胺薄膜。
所述的刚性压头的内侧面与所述的待测试样接触的区域上均匀涂抹有用于减少所述的待测试样与所述的刚性压头之间接触不良而引起的测量误差的导电银胶。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
1）本装置通过利用电压源来提供恒定的直流电压，利用数字存储示波器测试并记录在压缩载荷作用下随载荷增加待测试样上的电压信号变化，再根据电压与电阻之间的关系，能够快捷方便地获得压缩载荷作用下待测试样的动态变化阻值，且精度高。
2）通过改变外部压缩装置的应变率，本装置可测得不同应变率压缩载荷作用下待测试样的动态变化阻值，得到不同应变率下待测试样的压阻性能关系。
3）本装置利用电压源、数字存储示波器和可调电阻器就能测得压缩载荷作用下待测试样的动态变化阻值，不仅结构简单，而且使用方便。
附图说明
图1为本实用新型的原理图；
图2为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
本实用新型提出的一种测试材料压阻性能的装置，如图1和图2所示，其包括一个用于提供恒定的直流电压的电压源1、一个用于测试并记录在压缩载荷作用下待测试样7（可看成一个待测电阻）上的电压随压缩载荷变化的变化电压信号的数字存储示波器2、一个可调电阻器3及两个刚性压头4，电压源1、数字存储示波器2和可调电阻器3以串联形式连接，即电压源1的正极与数字存储示波器2连接，电压源1的负极与可调电阻器3的一端连接，可调电阻器3的另一端与数字存储示波器2连接；待测试样7夹设于两个刚性压头4之间，其中一个刚性压头通过导线与数字存储示波器2的一个信号输入端连接，另一个刚性压头通过导线与数字存储示波器2的另一个信号输入端连接。
在本实施例中，电压源1采用现有的直流恒压电源；数字存储示波器2采用现有技术，如：可采用主要由电子管放大器、扫描振荡器和阴极射线管等组成的数字存储示波器，可用于观察电流的波形、测定频率、测定电压强度等；可调电阻器3采用现有技术，可实现电阻值四档（0.1千欧姆、1千欧姆、10千欧姆以及100千欧姆）可调（即可调电阻器的调节范围为0.1～100千欧姆），该可调电阻器3工作时的电阻值应调至与待测试样初始的电阻值的数量级相同，如：假设待测试样初始的电阻值为500欧姆，则可将该可调电阻器3的电阻值调至0.1千欧姆即100欧姆这一档。
在本实施例中，刚性压头4采用现有技术；在刚性压头4的外侧面上可设置一层绝缘层5，该绝缘层5主要用于阻隔刚性压头4与外部的压缩装置的直接接触，以保证测试过程中不受压缩装置的固有电阻的影响；该绝缘层5可采用现有的聚酰亚胺薄膜，也可采用其它具有相同功能的绝缘材料；在刚性压头4的内侧面与待测试样7接触的区域上可均匀涂抹一层导电银胶6，也可在测试过程中直接在待测试样7与刚性压头4接触的表面上均匀涂抹一层导电银胶6，该导电银胶6用于增加待测试样7与刚性压头4之间的接触性能，减少待测试样7与刚性压头4之间接触不良而引起的测量误差。
在此，待测试样7为复合型导电高分子材料。
本装置的工作过程为：用万用表测得待测试样初始的电阻值，并将可调电阻器的电阻值调至与待测试样初始的电阻值相同的数量级；在开启电压源和数字存储示波器后，利用外部的压缩装置向待测试样施加压缩载荷，压缩载荷不断增加，待测试样变形程度也会不断增加，同时待测试样的电阻值会发生变化，在待测试样的电阻值发生变化的过程中利用数字存储示波器记录随压缩载荷增加待测试样上的电压信号变化；假设电压源提供的恒定的直流电压为U，在压缩载荷下待测试样上的电压为Ux，可调电阻器已调好的电阻值为R，待测试样的电阻值为Rx，则有Rx=R×（Ux/（U-Ux））,将待测试样上的电压值转换为电阻值，这样就可计算出连续压缩载荷加载过程中待测试样的动态变化阻值，得到待测试样的电阻值变化规律；改变外部的压缩装置的应变率（如10-2/s、10-1/s、100/s和10/s等），重述上述过程，即可得到不同应变率加载条件下待测试样的压阻性能关系。

Claims (8)

1.一种测试材料压阻性能的装置，其特征在于包括一个用于提供恒定的直流电压的电压源、一个用于测试并记录在压缩载荷作用下待测试样上的电压随压缩载荷变化的变化电压信号的数字存储示波器及一个可调电阻器，所述的电压源、所述的数字存储示波器和所述的可调电阻器以串联形式连接。
2.根据权利要求1所述的一种测试材料压阻性能的装置，其特征在于所述的电压源为直流恒压电源。
3.根据权利要求1或2所述的一种测试材料压阻性能的装置，其特征在于所述的可调电阻器的调节范围为0.1～100千欧姆。
4.根据权利要求3所述的一种测试材料压阻性能的装置，其特征在于所述的可调电阻器工作时的电阻值与所述的待测试样初始的电阻值的数量级相同。
5.根据权利要求4所述的一种测试材料压阻性能的装置，其特征在于还包括两个刚性压头，所述的待测试样夹设于两个所述的刚性压头之间，其中一个所述的刚性压头与所述的数字存储示波器的一个信号输入端连接，另一个所述的刚性压头与所述的数字存储示波器的另一个信号输入端连接。
6.根据权利要求5所述的一种测试材料压阻性能的装置，其特征在于所述的刚性压头的外侧面上设置有用于阻隔所述的刚性压头与外部的压缩装置以保证测试过程中不受所述的压缩装置的固有电阻的影响的绝缘层。
7.根据权利要求6所述的一种测试材料压阻性能的装置，其特征在于所述的绝缘层为聚酰亚胺薄膜。
8.根据权利要求7所述的一种测试材料压阻性能的装置，其特征在于所述的刚性压头的内侧面与所述的待测试样接触的区域上均匀涂抹有用于减少所述的待测试样与所述的刚性压头之间接触不良而引起的测量误差的导电银胶。
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