CN205720436U - 一种基于斜面接触的微弱接触力的镀层接触电阻测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于斜面接触的微弱接触力的镀层接触电阻测试装置，包括支架、转轴、步进电机、转角支架、滑轨、第一滑块、第二滑块、第一次倾角斜面、第二次倾角斜面、第一调节螺杆、第二调节螺杆、第一固定块及第一导杆及第二导杆。本实用新型能够用于精确测量微弱接触力的镀层接触电阻，及其随力加载过程中的接触电阻随加载力之间的变化关系，其静态的接触力加载方式可以避免接触测试中出现的对待测接触面的二次塑形问题，避免影响测试结果，且其实现成本较低。

Description

一种基于斜面接触的微弱接触力的镀层接触电阻测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种镀层接触电阻测试装置，具体涉及一种基于斜面接触的微弱接触力的镀层接触电阻测试装置。

背景技术

目前，已知的接触电阻测试方法普遍采用待测压头与待测接触面的直接接触结构，在加载力情况下进行直接的接触电阻评估。基于该思路的接触电阻精密测试要求极为精确的力加载机构以保证在加力动态过程中待测接触面的稳定性，同时为降低自身寄生阻抗对测试结果的影响,对测试压头的形状及材料都有严格要求，都使接触电阻的精确测试变得复杂。与此同时，在上述加力控制过程，以目前较为高级的机械步进控制的自动加力机为例，其反馈控制过程不可避免的会对接触界面造成二次塑型，直接影响实际接触界面的接触电阻测试准确性。而在保证加力稳定性及准确性的更为高级的应用场合中，基于压电晶体的微弱力执行器可极为精准的进行微弱接触力加载，但其成本极为高昂。除上述问题之外，在实际的电接触测试场合中，其电连接方式即使使用四线制，仍然会有部分的寄生电阻无法去除，其包含在测试结果内，使得测试精确度大打折扣。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于斜面接触的微弱接触力的镀层接触电阻测试装置，该装置能够精确测量微弱接触力的镀层接触电阻，成本较低。

为达到上述目的，本实用新型所述的基于斜面接触的微弱接触力的镀层接触电阻测试装置包括支架、转轴、步进电机、转角支架、滑轨、第一滑块、第二滑块、第一次倾角斜面、第二次倾角斜面、第一调节螺杆、第二调节螺杆、第一固定块及第一导杆及第二导杆；

其中，步进电机位于支架上，支架的上表面固定有第二固定块，转角支架的下端套接于第二固定块的上端上，转轴的一端穿过转角支架及第二固定块，转轴的另一端与步进电机的输出轴相连接，滑轨固定于转角支架上，滑轨上设有轨道，第一滑块的下端及第二滑块的下端均设有与所述轨道相配合的凸起，第一固定块固定于滑轨的上表面，第一固定块位于第一滑块与第二滑块之间，第一导杆的一端与第一固定块的一侧面相连接，第一导杆的另一端插入于所述第一滑块内，第二导杆的一端固定于第一固定块的另一侧面，第二导杆的另一端插入于第二滑块内，第一导杆上套接于第一弹簧，第二导杆上套接有第二弹簧，其中，第一弹簧位于第一固定块与第一滑块之间，第二弹簧位于第一固定块与第二滑块之间，第一调节螺杆穿过导轨的侧面与第一滑块的侧面相接触，第二调节螺杆穿过导轨的侧面与第二滑块相连接，第一调节螺杆、第一滑块、第一导杆、第一固定块、第二导杆、第二滑块及第二调节螺杆依次分布且在同一直线上；

第一次倾角斜面通过第一旋转轴固定于第一滑块的上部，第二次倾角斜面第二旋转轴固定于第二滑块的上部，待测试样放置于第一次倾角斜面与第二次倾角斜面上，待测试样的侧面设有镀层。

所述第一旋转轴及第二旋转轴均包括套筒、活动轴芯、第一紧固锁定螺钉及第二紧固锁定螺钉，活动轴芯空套于套筒内，活动轴芯与套筒之间设有若干滚珠，活动轴芯的两端设有内螺纹，第一紧固锁定螺钉穿过套筒的一端伸入到活动轴芯的一端内，第二紧固锁定螺钉穿过套筒的另一端伸入到活动轴芯的另一端内，第一滑块的上部设有第三固定块，第一次倾角斜面的端部设有第一凹槽，第三固定块位于所述第一凹槽内，第一旋转轴中的套筒穿过所述第一凹槽的壁面及第三固定块，且第一旋转轴中套筒的外壁与第一凹槽的壁面相连接；第二滑块的上部设有第四固定块，第二次倾角斜面的端部设有第二凹槽，第四固定块位于所述第二凹槽内，第二旋转轴中的套筒穿过第二凹槽的壁面及第四固定块，第二旋转轴中套筒的外壁与第二凹槽的壁面相连接。

所述第一次倾角斜面的上表面固定有第一测试斜面样块，第二次倾角斜面的上表面固定有第二测试斜面样块，待测样品放置于第一测试斜面样块及第二测试斜面样块上。

第一次倾角斜面与第一测试斜面样块通过第一螺钉相连接，

第二次倾角斜面与第二测试斜面样块通过第二螺钉相连接。

支架通过螺栓固定于测试平台上。

待测样品为圆柱型结构。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述的基于斜面接触的微弱接触力的镀层接触电阻测试装置在具体操作时，将设有镀层的待测试样放置于第一次倾角斜面及第二次倾角斜面上，通过待测试样自身重量来对第一次倾角斜面及第二次倾角斜面施加接触力，避免传统方法动态加载过程对接触界面的二次塑型，通过步进电机及第一旋转轴及第二旋转轴调节于第一次倾角斜面及第二次倾角斜面的倾斜度，通过第一调节螺杆及第二调节螺杆调节第一次倾角斜面与第二次倾角斜面之间的间距，在实际操作时，通过多次调整第一次倾角斜面与第二次倾角斜面之间的夹角，再通过差分处理，即可消除传统接触电阻测试中无法去除的寄生电阻影响，操作较为简单，测试的成本低廉，精度较高。

附图说明

图1为本实用新型的正面图；

图2为本实用新型的立体图；

图3为本实用新型中第一旋转轴111及第二旋转轴112的结构示意图；

图4为本实用新型中第一旋转轴111及第二旋转轴112的截面图；

图5为本实用新型测试过程中结构示意图；

图6为本实用新型测试过程中待测试样的受力图；

图7为本实用新型测试过程中力的分解图；

图8为本实用新型测试过程中电阻的测试原理图。

其中，1为支架、2为转角支架、3为滑轨、4为第一滑块、5为第二滑块、6为第一次倾角斜面、7为第二次倾角斜面、8为第一测试斜面样块、9为第二测试斜面样块、10为第一固定块、111为第一旋转轴、112为第二旋转轴、12为第一导杆、131为第一紧固锁定螺钉、132为第二紧固锁定螺钉、14为套筒、15为活动轴芯、16为滚珠、171为第一调节螺杆、172为第二调节螺杆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参考图1、图2、图3及图4，本实用新型所述的基于斜面接触的微弱接触力的镀层接触电阻测试装置包括支架1、转轴、步进电机、转角支架2、滑轨3、第一滑块4、第二滑块5、第一次倾角斜面6、第二次倾角斜面7、第一调节螺杆171、第二调节螺杆172、第一固定块10及第一导杆12及第二导杆；步进电机位于支架1上，支架1的上表面固定有第二固定块，转角支架2的下端套接于第二固定块的上端上，转轴的一端穿过转角支架2及第二固定块，转轴的另一端与步进电机的输出轴相连接，滑轨3固定于转角支架2上，滑轨3上设有轨道，第一滑块4的下端及第二滑块5的下端均设有与所述轨道相配合的凸起，第一固定块10固定于滑轨3的上表面，第一固定块10位于第一滑块4与第二滑块5之间，第一导杆12的一端与第一固定块10的一侧面相连接，第一导杆12的另一端插入于所述第一滑块4内，第二导杆的一端固定于第一固定块10的另一侧面，第二导杆的另一端插入于第二滑块5内，第一导杆12上套接于第一弹簧，第二导杆上套接有第二弹簧，其中，第一弹簧位于第一固定块10与第一滑块4之间，第二弹簧位于第一固定块10与第二滑块5之间，第一调节螺杆171穿过导轨的侧面与第一滑块4的侧面相接触，第二调节螺杆172穿过导轨的侧面与第二滑块5相连接，第一调节螺杆171、第一滑块4、第一导杆12、第一固定块10、第二导杆、第二滑块5及第二调节螺杆172依次分布且在同一直线上；第一次倾角斜面6通过第一旋转轴111固定于第一滑块4的上部，第二次倾角斜面7第二旋转轴112固定于第二滑块5的上部，待测试样放置于第一次倾角斜面6与第二次倾角斜面7上，待测试样的侧面设有镀层。

需要说明的是，所述第一旋转轴111及第二旋转轴112均包括套筒14、活动轴芯15、第一紧固锁定螺钉131及第二紧固锁定螺钉132，活动轴芯15空套于套筒14内，活动轴芯15与套筒14之间设有若干滚珠16，活动轴芯15的两端设有内螺纹，第一紧固锁定螺钉131穿过套筒14的一端伸入到活动轴芯15的一端内，第二紧固锁定螺钉132穿过套筒14的另一端伸入到活动轴芯15的另一端内，第一滑块4的上部设有第三固定块，第一次倾角斜面6的端部设有第一凹槽，第三固定块位于所述第一凹槽内，第一旋转轴111中的套筒14穿过所述第一凹槽的壁面及第三固定块，且第一旋转轴111中套筒14的外壁与第一凹槽的壁面相连接；第二滑块5的上部设有第四固定块，第二次倾角斜面7的端部设有第二凹槽，第四固定块位于所述第二凹槽内，第二旋转轴112中的套筒14穿过第二凹槽的壁面及第四固定块，第二旋转轴112中套筒14的外壁与第二凹槽的壁面相连接；第一次倾角斜面6的上表面固定有第一测试斜面样块8，第二次倾角斜面7的上表面固定有第二测试斜面样块9，待测样品放置于第一测试斜面样块8及第二测试斜面样块9上；第一次倾角斜面6与第一测试斜面样块8通过第一螺钉相连接；第二次倾角斜面7与第二测试斜面样块9通过第二螺钉相连接；支架1通过螺栓固定于测试平台上；待测样品为圆柱型结构。

本实用新型的测试过程为：

将待测试样放置于调节好的第一次倾角斜面6与第二次倾角斜面7上，从而形成一对接触电阻R_c1及R_c2。基于四线法将微欧计电压高位E1、电压低位E1、电流高位I1、电流低位I2连接于第一次倾角斜面6及第二次倾角斜面7的电极上，从而获得串联回路中的总阻值。

参考图6及图7，待测试样与第一次倾角斜面6与第二次倾角斜面7之间的正接触力f₁及f₂满足如下关系：

其中θ₁及θ₂为基于水平平面为参考的倾角值，其由次倾角θ_b1及θ_b2与主倾角θ_m修正得出；

参考图8，测得的总电阻为R_m，在四线法的测试回路中存在串联若干寄生电阻，其满足于R_p1+R_p2+R_c1+R_c2+R_s＝R_m，其中，R_C2,R_C2为两个接触面的接触电阻，接触电阻的影响因素包含表面粗糙度Ra，设接触电阻R_C为接触压力f的函数R_C＝k/f；R_p1及R_p2为四线法接触端到测试平面的寄生阻抗，R_s为待测试样的电阻,其关系如公式(1)所示。通过改变两级的倾角参考实现基于圆柱体自身重力对与接触压力相关的接触电阻R_C的扰动，从而根据(1)式得出不同接触压力下的接触电阻R_C变化趋势。

$\{\begin{array}{c}{f}_1=\frac{{\mathrm{sin\θ}}_2}{\sin (\mathrm{\π}-{\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_2)}mg,f_2=\frac{{\mathrm{sin\θ}}_1}{\sin (\mathrm{\π}-{\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_2)}mg\\ R_{c1}+R_{c2}+R_{sp}=R_m,R_{sp}=R_{p1}+R_{p2}+R_s\end{array}---\left(1\right)$

通过多次倾角下的接触电阻测试结果，得出镀层接触电阻关于接触力的总和R_p1+R_p2+R_c1+R_c2+R_s＝R_m。进而通过拟合方法得出在该测试回路中的R_p1及R_p2，R_c1及R_c2,进而得出接触力与接触电阻的系数k，通过k值比较和标定不同的镀层接触电阻特性，最后优选出具有良好接触特性的镀层材料。

Claims (7)

1.一种基于斜面接触的微弱接触力的镀层接触电阻测试装置，其特征在于，包括支架(1)、转轴、步进电机、转角支架(2)、滑轨(3)、第一滑块(4)、第二滑块(5)、第一次倾角斜面(6)、第二次倾角斜面(7)、第一调节螺杆(171)、第二调节螺杆(172)、第一固定块(10)及第一导杆(12)及第二导杆；

其中，步进电机位于支架(1)上，支架(1)的上表面固定有第二固定块，转角支架(2)的下端套接于第二固定块的上端上，转轴的一端穿过转角支架(2)及第二固定块，转轴的另一端与步进电机的输出轴相连接，滑轨(3)固定于转角支架(2)上，滑轨(3)上设有轨道，第一滑块(4)的下端及第二滑块(5)的下端均设有与所述轨道相配合的凸起，第一固定块(10)固定于滑轨(3)的上表面，第一固定块(10)位于第一滑块(4)与第二滑块(5)之间，第一导杆(12)的一端与第一固定块(10)的一侧面相连接，第一导杆(12)的另一端插入于所述第一滑块(4)内，第二导杆的一端固定于第一固定块(10)的另一侧面，第二导杆的另一端插入于第二滑块(5)内，第一导杆(12)上套接于第一弹簧，第二导杆上套接有第二弹簧，其中，第一弹簧位于第一固定块(10)与第一滑块(4)之间，第二弹簧位于第一固定块(10)与第二滑块(5)之间，第一调节螺杆(171)穿过导轨的侧面与第一滑块(4)的侧面相接触，第二调节螺杆(172)穿过导轨的侧面与第二滑块(5)相连接，第一调节螺杆(171)、第一滑块(4)、第一导杆(12)、第一固定块(10)、第二导杆、第二滑块(5)及第二调节螺杆(172)依次分布且在同一直线上；

第一次倾角斜面(6)通过第一旋转轴(111)固定于第一滑块(4)的上部，第二次倾角斜面(7)第二旋转轴(112)固定于第二滑块(5) 的上部，待测试样放置于第一次倾角斜面(6)与第二次倾角斜面(7)上，待测试样的侧面设有镀层。

2.根据权利要求1所述的基于斜面接触的微弱接触力的镀层接触电阻测试装置，其特征在于，所述第一旋转轴(111)及第二旋转轴(112)均包括套筒(14)、活动轴芯(15)、第一紧固锁定螺钉(131)及第二紧固锁定螺钉(132)，活动轴芯(15)空套于套筒(14)内，活动轴芯(15)与套筒(14)之间设有若干滚珠(16)，活动轴芯(15)的两端设有内螺纹，第一紧固锁定螺钉(131)穿过套筒(14)的一端伸入到活动轴芯(15)的一端内，第二紧固锁定螺钉(132)穿过套筒(14)的另一端伸入到活动轴芯(15)的另一端内，第一滑块(4)的上部设有第三固定块，第一次倾角斜面(6)的端部设有第一凹槽，第三固定块位于所述第一凹槽内，第一旋转轴(111)中的套筒(14)穿过所述第一凹槽的壁面及第三固定块，且第一旋转轴(111)中套筒(14)的外壁与第一凹槽的壁面相连接；第二滑块(5)的上部设有第四固定块，第二次倾角斜面(7)的端部设有第二凹槽，第四固定块位于所述第二凹槽内，第二旋转轴(112)中的套筒(14)穿过第二凹槽的壁面及第四固定块，第二旋转轴(112)中套筒(14)的外壁与第二凹槽的壁面相连接。

3.根据权利要求1所述的基于斜面接触的微弱接触力的镀层接触电阻测试装置，其特征在于，所述第一次倾角斜面(6)的上表面固定有第一测试斜面样块(8)，第二次倾角斜面(7)的上表面固定有第二测试斜面样块(9)，待测样品放置于第一测试斜面样块(8)及第二测试斜面样块(9)上。

4.根据权利要求3所述的基于斜面接触的微弱接触力的镀层接触电 阻测试装置，其特征在于，第一次倾角斜面(6)与第一测试斜面样块(8)通过第一螺钉相连接。

5.根据权利要求4所述的基于斜面接触的微弱接触力的镀层接触电阻测试装置，其特征在于，第二次倾角斜面(7)与第二测试斜面样块(9)通过第二螺钉相连接。

6.根据权利要求1所述的基于斜面接触的微弱接触力的镀层接触电阻测试装置，其特征在于，支架(1)通过螺栓固定于测试平台上。

7.根据权利要求1所述的基于斜面接触的微弱接触力的镀层接触电阻测试装置，其特征在于，待测样品为圆柱型结构。