CN217034103U - 一种测试单丝SiC纤维体积电阻的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及单丝SiC纤维的制备领域，具体是一种测试单丝SiC纤维体积电阻的装置。保护管的上端设置上电极连接装置，上电极连接装置通过导线与直流电源的负极相连，保护管的下端设置下电极连接装置，下电极连接装置通过导线与直流电源的正极相连，单丝SiC纤维依次穿设于上电极连接装置、保护管、下电极连接装置，单丝SiC纤维的下端悬吊重物，保护管侧面设有水平的纤维表面测温孔，纤维表面测温孔均匀分布在保护管的上、中、下三个位置，且与保护管内腔相通。本实用新型有效的消除了电极与单丝SiC纤维之间的接触电阻，提高了电阻测试精度。同时，通过对电流的调控，获得不同表面温度条件下单丝SiC纤维的电阻。

Description

一种测试单丝SiC纤维体积电阻的装置

技术领域

本实用新型涉及单丝SiC纤维的制备领域，具体是一种测试单丝SiC纤维体积电阻的装置，该装置可以快速、准确的测量出不同温度条件下单丝SiC纤维的阻值。

背景技术

连续单丝SiC纤维具有高比强度、高比模量、耐腐蚀、耐磨损、热稳定性好等性能优点，是一种优异的增强材料，目前已经成为发展武器装备、航空航天的关键材料之一。

电阻率是衡量单丝SiC纤维导电性能优劣重要指标之一。电阻率的测量方法主要采用间接测量的方法。首先测试单丝SiC纤维的电阻，然后通过固定的计算公式获得单丝SiC纤维的电阻率。当前测试单丝SiC纤维电阻主要采用伏安法测试，这种测试方法在测试的过程中电极与纤维之间的接触为点接触或者线接触，导致电极与单丝SiC纤维之间产生较大接触电阻，从而影响单丝SiC纤维电阻阻值的准确性。单丝SiC纤维外表面为碳涂层属于半导体材料，导电性介于导体和半导体之间。在为单丝SiC纤维提供电流的过程中，单丝SiC纤维内部的温度会有一定的变化，温度变化也会对单丝SiC纤维电阻有一定的影响。而当前单丝SiC纤维电阻的测试方法中，并没有考虑到温度参数以及连续单丝SiC纤维与电极之间的接触电阻的影响。

由上述可知，开发具有监测温度和消除电极与单丝SiC纤维之间的接触电阻的装置，获取不同温度条件下准确的单丝SiC纤维电阻阻值具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是在于提供一种测试单丝SiC纤维体积电阻的装置，该装置消除了单丝SiC纤维与电极之间的接触电阻，提高了测量电阻的准确性。

本实用新型的技术方案是：

一种测试单丝SiC纤维体积电阻的装置，该装置包括：固定支架支撑杆、固定支架、单丝SiC纤维吊装杆、上电极连接装置、纤维表面测温孔、直流电源、下电极连接装置、重物、保护管、单丝SiC纤维，具体结构如下：

沿竖向设置的固定支架支撑杆上安装水平的固定支架和单丝SiC纤维吊装杆，单丝SiC纤维吊装杆位于固定支架的上方，固定支架的一端与固定支架支撑杆连接，固定支架的另一端沿竖向安装保护管，单丝SiC纤维吊装杆的一端与固定支架支撑杆连接，单丝SiC纤维吊装杆的另一端沿竖向安装单丝SiC纤维；

保护管的上部和下部为对称设置的空心圆台结构，保护管的上端设置上电极连接装置，上电极连接装置通过导线与直流电源的负极相连，保护管的下端设置下电极连接装置，下电极连接装置通过导线与直流电源的正极相连，单丝SiC纤维依次穿设于上电极连接装置、保护管、下电极连接装置，单丝SiC纤维的下端悬吊重物，保护管侧面设有水平的纤维表面测温孔，纤维表面测温孔均匀分布在保护管的上、中、下三个位置，且与保护管内腔相通。

所述的测试单丝SiC纤维体积电阻的装置，上电极连接装置设有上联通管、上毛细管、上磨口，圆台形上磨口位于保护管的上端且与保护管上部的空心圆台紧密配合，上联通管的一端为球形容器，球形容器的上下分别与上毛细管相连通，上联通管的另一端开口向上，上联通管内充满水银，直流电源的负极通过导线伸至所述上联通管的另一端开口中，与水银接触；下电极连接装置设有下联通管、下毛细管、下磨口，圆台形下磨口位于保护管的下端且与保护管下部的空心圆台紧密配合，下联通管的一端为球形容器，球形容器的上下分别与下毛细管相连通，下联通管的另一端开口向上，下联通管内充满水银，直流电源的正极通过导线伸至所述下联通管的另一端开口中，与水银接触。

所述的测试单丝SiC纤维体积电阻的装置，单丝SiC纤维穿过上毛细管、上联通管的球形容器、上磨口、保护管、下磨口、下毛细管、下联通管的球形容器，单丝SiC纤维通过水银及导线导电，与直流电源形成回路。

所述的测试单丝SiC纤维体积电阻的装置，上毛细管和下毛细管的内径为0.01mm～1mm，上联通管和下联通管的内径为3mm～5mm。

所述的测试单丝SiC纤维体积电阻的装置，固定支架为上下两组，每组由连接杆和固定环组成，连接杆的一端与固定支架支撑杆连接，连接杆的另一端与固定环连接，两组固定支架的固定环相对应，保护管穿设于两个固定环，且通过固定环连接固定。

所述的测试单丝SiC纤维体积电阻的装置，还包括测温装置，测温装置由测温传感器和温控表组成，测温传感器的一端穿过保护管的纤维表面测温孔靠近单丝SiC纤维，测温传感器的另一端安装橡皮塞与纤维表面测温孔外端实现密封，温控表与测温传感器的另一端连接，温控表通过220V交流电供电。

本实用新型的优点及有益效果是：

1、本实用新型有效的消除了电极与单丝SiC纤维之间的接触电阻，提高了电阻测试精度。

2、本实用新型增加了对纤维表面温度的实时监测，通过对电流的调控，获得单丝SiC纤维表面温度，从而获得不同表面温度条件下单丝SiC纤维的电阻。

3、采用本实用新型将单丝SiC纤维置于保护管内，同时保证单丝SiC纤维的垂度，防止了环境因素以及SiC弯曲程度对单丝SiC纤维阻值的影响。

4、本实用新型具有结构简单，便于操作，维护成本低等特点。

附图说明

图1为本实用新型装置结构示意图。

图中：1、固定支架支撑杆；2、固定支架；3、单丝SiC纤维吊装杆；4、上电极连接装置；5、上联通管；6、上毛细管；7、上磨口；8、纤维表面测温孔；9、直流电源；10、下电极连接装置；11、下联通管；12、下毛细管；13、下磨口；14、重物；15、保护管；16、单丝SiC纤维；17、连接杆；18、固定环。

图2为单丝SiC纤维电阻性能测试结果。

图3为图2中A处放大电阻性能测试结果。

具体实施方式

在具体实施过程中，本实用新型测试单丝SiC纤维体积电阻的装置，由固定支架、直流供电系统、测温装置以及单丝SiC纤维与直流电源电极连接装置组成，其中：

直流供电系统是由直流电源和导线组成。其中，直流电源电流量程0mA～2000mA，电压量程0V～1000V。其中，导线为专用高压导线。

测温装置是由测温传感器和温控表组成。其中，测温传感器的一端(测温端)穿过保护管的纤维表面测温孔靠近单丝SiC纤维，测温传感器的另一端安装橡皮塞与纤维表面测温孔外端实现密封。温控表与测温传感器的另一端连接，温控表通过220V交流电供电。

单丝SiC纤维与直流电源电极连接装置由上电极连接装置、下电极连接装置和保护管三部分组成，其中：上电极连接装置是由上磨口、上毛细管和上联通管组成，下电极连接装置是由下磨口、下毛细管和下联通管组成，上毛细管和下毛细管内径为0.01mm～1mm，上联通管和下联通管内径为3mm～5mm。下电极连接装置与上电极连接装置的区别在于，上电极连接装置的上磨口位于上联通管的下侧，而下电极连接装置的下磨口位于下联通管的上侧，保护管的上端与上磨口呈紧密配合，保护管的下端与下磨口呈紧密配合。

如图1所示，本实用新型测试单丝SiC纤维体积电阻的装置，主要包括：固定支架支撑杆1、固定支架2、单丝SiC纤维吊装杆3、上电极连接装置4、上联通管5、上毛细管6、上磨口7、纤维表面测温孔8、直流电源9、下电极连接装置10、下联通管11、下毛细管12、下磨口13、重物14、保护管15、单丝SiC纤维16、连接杆17、固定环18，具体结构如下：

沿竖向设置的固定支架支撑杆1上安装水平的固定支架2和单丝SiC纤维吊装杆3，单丝SiC纤维吊装杆3位于固定支架2的上方，固定支架2的一端与固定支架支撑杆1连接，固定支架2的另一端沿竖向安装保护管15，单丝SiC纤维吊装杆3的一端与固定支架支撑杆1连接，单丝SiC纤维吊装杆3的另一端沿竖向安装单丝SiC纤维16。保护管15的上部和下部为对称设置的空心圆台结构，保护管15的上端设置上电极连接装置4，上电极连接装置4通过导线与直流电源9的负极相连，保护管15的下端设置下电极连接装置10，下电极连接装置10通过导线与直流电源9的正极相连，单丝SiC纤维16依次穿设于上电极连接装置4、保护管15、下电极连接装置10，单丝SiC纤维16的下端悬吊重物14，保护管15侧面设有水平的纤维表面测温孔8，纤维表面测温孔8均匀分布在保护管15的上、中、下三个位置，且与保护管15内腔相通。

上电极连接装置4设有上联通管5、上毛细管6、上磨口7，圆台形上磨口7位于保护管15的上端且与保护管15上部的空心圆台紧密配合，上联通管5的一端为球形容器，球形容器的上下分别与上毛细管6相连通，上联通管5的另一端开口向上，上联通管5内充满水银，直流电源9的负极通过导线伸至所述上联通管5的另一端开口中，与水银接触。下电极连接装置10设有下联通管11、下毛细管12、下磨口13，圆台形下磨口13位于保护管15的下端且与保护管15下部的空心圆台紧密配合，下联通管11的一端为球形容器，球形容器的上下分别与下毛细管12相连通，下联通管11的另一端开口向上，下联通管11内充满水银，直流电源9的正极通过导线伸至所述下联通管11的另一端开口中，与水银接触。单丝SiC纤维16穿过上毛细管6、上联通管5的球形容器、上磨口7、保护管15、下磨口13、下毛细管12、下联通管11的球形容器，单丝SiC纤维16通过水银及导线导电，与直流电源9形成回路。

固定支架2为上下两组，每组由连接杆17和固定环18组成，连接杆17的一端与固定支架支撑杆1连接，连接杆17的另一端与固定环18连接，两组固定支架2的固定环18相对应，保护管15穿设于两个固定环18，且通过固定环18连接固定。

使用时，保护管15固定在固定支架2上，将上电极连接装置4通过上磨口7的紧密配合与保护管15上端连接。下电极连接装置10通过下磨口13与保护管15下端紧密配合，并用固定好下电极连接装置10，防止其脱落。首先将待测单丝SiC纤维16穿过上电极连接装置4、下电极连接装置10，然后将单丝SiC纤维16的上端与单丝SiC纤维吊装杆3连接，单丝SiC纤维16下端悬吊重物14，保证单丝SiC纤维16的垂直度。在上电极连接装置4的上联通管5开口向上端、下电极连接装置10的下联通管11开口向上端滴入水银，水银的加入量需使得上联通管5、下联通管11一端的球形容器充满，以保证直流电源9的导线与单丝SiC纤维16通过水银实现面接触，使单丝SiC纤维16与直流电源9的导线无接触电阻连接，有效降低接触电阻。确认直流电源9的电极与单丝SiC纤维16连接上之后，缓慢提供电流，并记录电压值最终获得单丝SiC纤维电阻曲线，见图2-图3。

结果表明，本实用新型具有监测单丝SiC纤维温度的功能，可以获得不同温度条件下，单丝SiC纤维电阻的变化规律。

Claims (6)

1.一种测试单丝SiC纤维体积电阻的装置，其特征在于，该装置包括：固定支架支撑杆、固定支架、单丝SiC纤维吊装杆、上电极连接装置、纤维表面测温孔、直流电源、下电极连接装置、重物、保护管、单丝SiC纤维，具体结构如下：

沿竖向设置的固定支架支撑杆上安装水平的固定支架和单丝SiC纤维吊装杆，单丝SiC纤维吊装杆位于固定支架的上方，固定支架的一端与固定支架支撑杆连接，固定支架的另一端沿竖向安装保护管，单丝SiC纤维吊装杆的一端与固定支架支撑杆连接，单丝SiC纤维吊装杆的另一端沿竖向安装单丝SiC纤维；

保护管的上部和下部为对称设置的空心圆台结构，保护管的上端设置上电极连接装置，上电极连接装置通过导线与直流电源的负极相连，保护管的下端设置下电极连接装置，下电极连接装置通过导线与直流电源的正极相连，单丝SiC纤维依次穿设于上电极连接装置、保护管、下电极连接装置，单丝SiC纤维的下端悬吊重物，保护管侧面设有水平的纤维表面测温孔，纤维表面测温孔均匀分布在保护管的上、中、下三个位置，且与保护管内腔相通。

2.按照权利要求1所述的测试单丝SiC纤维体积电阻的装置，其特征在于，上电极连接装置设有上联通管、上毛细管、上磨口，圆台形上磨口位于保护管的上端且与保护管上部的空心圆台紧密配合，上联通管的一端为球形容器，球形容器的上下分别与上毛细管相连通，上联通管的另一端开口向上，上联通管内充满水银，直流电源的负极通过导线伸至所述上联通管的另一端开口中，与水银接触；下电极连接装置设有下联通管、下毛细管、下磨口，圆台形下磨口位于保护管的下端且与保护管下部的空心圆台紧密配合，下联通管的一端为球形容器，球形容器的上下分别与下毛细管相连通，下联通管的另一端开口向上，下联通管内充满水银，直流电源的正极通过导线伸至所述下联通管的另一端开口中，与水银接触。

3.按照权利要求2所述的测试单丝SiC纤维体积电阻的装置，其特征在于，单丝SiC纤维穿过上毛细管、上联通管的球形容器、上磨口、保护管、下磨口、下毛细管、下联通管的球形容器，单丝SiC纤维通过水银及导线导电，与直流电源形成回路。

4.按照权利要求2所述的测试单丝SiC纤维体积电阻的装置，其特征在于，上毛细管和下毛细管的内径为0.01mm～1mm，上联通管和下联通管的内径为3mm～5mm。

5.按照权利要求1所述的测试单丝SiC纤维体积电阻的装置，其特征在于，固定支架为上下两组，每组由连接杆和固定环组成，连接杆的一端与固定支架支撑杆连接，连接杆的另一端与固定环连接，两组固定支架的固定环相对应，保护管穿设于两个固定环，且通过固定环连接固定。

6.按照权利要求1所述的测试单丝SiC纤维体积电阻的装置，其特征在于，还包括测温装置，测温装置由测温传感器和温控表组成，测温传感器的一端穿过保护管的纤维表面测温孔靠近单丝SiC纤维，测温传感器的另一端安装橡皮塞与纤维表面测温孔外端实现密封，温控表与测温传感器的另一端连接，温控表通过220V交流电供电。

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