CN202994906U

CN202994906U - 一种四探针测量石墨纤维电阻率的装置

Info

Publication number: CN202994906U
Application number: CN 201220643361
Authority: CN
Inventors: 郭全贵; 刘朗; 李国栋; 高晓晴
Original assignee: Shanxi Institute of Coal Chemistry of CAS
Current assignee: Shanxi Institute of Coal Chemistry of CAS
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2022-11-29

Abstract

一种四探针测量石墨纤维电阻率的装置是由测量器和夹具组成测量器由装置盒（18）和装置盒盖（17）组成，装置盒（18）和装置盒盖（17）活动连接，装置盒（18）分为二部分，一部分安装有恒流直流电源（2），电流表（1），电压表（3），电源开关（10），二个外侧探针（5），二个内侧探针（6）；另一部分为格槽（15）用于放置导电夹子（13）和导线（14）；夹具由二根铜丝（8），二片铜垫片（9）和二个铜导电柱（11）组成。本实用新型具有测量准确，使用方便的优点。

Description

一种四探针测量石墨纤维电阻率的装置

技术领域

本实用新型涉及一种测量纤维电阻率的装置，具体为一种四探针测量石墨纤维电阻率的装置。

背景技术

石墨纤维具有高比强度、高比模量、耐高温及导电等优异性能, 在航天、航空、兵器、船舶、核等国防领域具有重要作用。石墨纤维的电阻率与其成分、石墨化程度、缺陷等相关, 表现为半导体的特征, 低温主要受杂质的控制,高温表现为电子电导的特性。其电阻率测试常用的测试方法为双探针法,但是由于双探针法引入了接触电阻，而接触电阻的大小跟石墨纤维与双探针的接触情况有关，致使测量结果误差较大[何凤梅，李建平，陈聪慧，张正龙，孙银洁.碳纤维电阻率的评价表征.宇航材料工艺，2010; (2)：109～111]。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种测量准确，使用方便的四探针测试石墨纤维电阻率的装置。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：在双探针法测电阻率装置的两探针之间的轴线上，间隔一定距离平行固定两根平直的光滑铜丝，铜丝的放置方向垂直于两探针的连接线，为保证测量结果的准确性，两铜丝之间的距离需大于10mm；测试时可以用高精度电压表的两个探针与两铜丝分别搭接，测出两点间的电压。本实用新型采用四探针法来消除接触电阻带来的误差，用内侧的两探针来测量定长石墨纤维在恒定电流下的电压，此时内侧两探针与石墨纤维间的接触电阻相对于电压表无穷大的电阻可以忽略。由于石墨纤维模量很高（即纤维极易折断），固定于塑料板上的两铜丝的最高点的高度必须高于固定石墨纤维两端的原有两探针固定点的高度，其目的是为了在固定石墨纤维的两端后，保证石墨纤维能压紧在两根铜丝上，实现无缝搭接，同时高度差不能太大以免石墨纤维折断。

本实用新型的一种四探针测量石墨纤维电阻率的装置，它是由测量器和夹具组成，其特征在于测量器由装置盒和装置盒盖组成，装置盒和装置盒盖活动连接，装置盒分为二部分，一部分安装有恒流直流电源，电流表，电压表，电源开关，二个外侧探针，二个内侧探针；二个外侧探针与电流表相连，二个内侧探针与电压表相连，导电夹子通过导线分别与二个外侧探针和二个内侧探针相连，另一部分为格槽用于放置导电夹子和导线；夹具由二根铜丝，二片铜垫片和二个铜导电柱组成，将二根铜丝平行固定于绝缘垫板中间，二根铜丝之间间距大于10mm，最好为11～20 mm之间，二根铜丝两侧分别是一片铜垫片通过一个铜导电柱与绝缘垫板固定，使三者连接在一起。

测试操作：用铜导电胶带将石墨纤维一端粘贴于一侧的铜垫片上，然后将石墨纤维通过两根铜丝的上表面并拉紧后粘贴在另一外侧的铜垫片上。此时石墨纤维试样与两铜丝及二片铜垫片连接，然后打开测量装置的恒流直流电源开始测试，并将与内侧探针相连的二个导电夹子分别夹持两铜丝，并读取电压表的读数，将与外侧探针相连的二个导电夹子分别夹持铜导电柱，并读取电流表的读数；由电阻率计算公式：ρ=R(S/l)

计算得到试样的电阻率。在式中,ρ为电阻率，R为电阻，S为石墨纤维的横截面积，l为两铜丝间的距离。

本实用新型的优点如下：

用四探针法测石墨纤维的电阻率过程中，只需外侧两个探针通过夹持方式与固定石墨纤维两端的铜导电柱相连；内侧两个探针不需要直接接触纤维，而只需接触两个铜丝即可，从而使测量方便、简单、准确。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为四探针法测试原理示意图。

图2为本实用新型测量装置盒主视图（除去盒盖后）。

图3为为本实用新型测量装置盒左视图。

图4为本实用新型测量夹具俯视图。

图5为本实用新型测量夹具剖面图。

图中1.电流表，2.恒流直流电源，3.电压表，4.石墨纤维，5.外侧探针，6.内侧探针，7.绝缘垫板，8.铜丝，9.铜垫片，10.电源开关，11.铜导电柱，12.螺栓支柱，13.导电夹子，14.导线，15.格槽，16.合页，17.装置盒盖，18.装置盒。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示以及实施例，进一步阐述本实用新型。

实施例1

装置盒18和装置盒盖17通过合页16活动连接，装置盒分为二部分，一部分安装有恒流直流电源2，电流表1，电压表3，电源开关10，二个外侧探针5，二个内侧探针6；二个外侧探针5与电流表1相连，二个内侧探针6与电压表3相连，导电夹子13通过导线14分别与二个外侧探针5和二个内侧探针6相连，另一部分为格槽15用于放置导电夹子13和导线14；夹具由二根铜丝8，二片铜垫片9和二个铜导电柱11组成，将二根铜丝8平行固定于绝缘垫板7中间，二根铜丝8之间间距为15.6mm，二根铜丝8直径为1mm，二根铜丝8两侧分别是一片铜垫片9通过一个铜导电柱11与绝缘垫板7固定，使三者连接在一起。

用铜导电胶带将石墨纤维4(直径10um)一端粘贴于一侧的铜垫片9上，然后将石墨纤维4通过两根铜丝8的上表面并拉紧后粘贴在另一外侧的铜垫片9上。此时石墨纤维4试样与两铜丝8及二片铜垫片9连接，然后打开测量装置的电源开关10开始测试，将与外侧探针5相连的二个导电夹子13分别夹持铜导电柱11，并读取电流表的读数I=0.1mA；将与内侧探针6相连的二个导电夹子13分别夹持两铜丝8，并读取电压表的读数U=32mV。根据测试所得的电流值和电压值，由公式R=U/I计算得到所测试样的电阻值R=320Ω，再由电阻率计算公式：ρ=R(S/l)，其中S=3.14×(5um)²=78.5×10^-12m²,l=15.6mm将数据代入上式

计算得到试样的电阻率为1.61uΩ·m。

Claims

1. 一种四探针测量石墨纤维电阻率的装置，它是由测量器和夹具组成，其特征在于测量器由装置盒（18）和装置盒盖（17）组成，装置盒（18）和装置盒盖（17）活动连接，装置盒（18）分为二部分，一部分安装有恒流直流电源（2），电流表（1），电压表（3），电源开关（10），二个外侧探针（5），二个内侧探针（6）；二个外侧探针（5）与电流表（1）相连，二个内侧探针（6）与电压表（3）相连，导电夹子（13）通过导线（14）分别与二个外侧探针（5）和二个内侧探针（6）相连，另一部分为格槽（15）用于放置导电夹子（13）和导线（14）；夹具由二根铜丝（8），二片铜垫片（9）和二个铜导电柱（11）组成，将二根铜丝（8）平行固定于绝缘垫板（7）中间，二根铜丝（8）之间间距大于10mm，二根铜丝（8）两侧分别是一片铜垫片（9）通过一个铜导电柱（11）与绝缘垫板（7）固定，使三者连接在一起。

2.如权利要求1所述的一种四探针测量石墨纤维电阻率的装置，其特征在于所述的二根铜丝（8）之间间距为11～20 mm。