CN218470854U - 一种四端点接触式金属材料电阻率测量工装 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种四端点接触式金属材料电阻率测量工装。该工装包括固定基座、绝缘板、四个支撑架和四个试样接触件；支撑架的下部通过滑动连接件与固定基座连接，使得支撑架能够沿固定基座的长度方向移动；四个试样接触件，分别通过调节件一一对应安装于四个支撑架的框架内；试样接触件采用导电材料，调节件用于调节并锁定试样接触件在竖直方向上的位置，使得在测量时试样接触件与试样保持良好接触；测量时仅需将制备好的试样放置在工装的绝缘板上，调节试样接触件的高度，可快速稳定地对低电阻金属材料试样实现夹持，对应接线至直流低电阻测量仪后，即可实现低电阻金属材料电阻率测量。

Description

一种四端点接触式金属材料电阻率测量工装

技术领域

本申请涉及一种用于电阻率测试的工装，具体涉及一种四端点接触式金属材料电阻率测量工装。

背景技术

电阻率是用来表征金属材料电阻特性的物理量，与材料的形状、尺寸等因素无关，是材料本身的物理特性。在温度一定的情况下，电阻率ρ可通过公式

计算得出。目前国内金属材料电阻率的测试标准中要求对于电阻值较低的材料(如《GB/T 351-2019金属材料电阻率测量方法》要求电阻值不大于10Ω，《GB/T 6146-2010精密电阻合金电阻率测试方法》要求不大于100Ω等)进行电阻率测量时要采用双臂电桥，测量时需有四个测量端点，其原理是开尔文四线检测(Kelvin Four-terminal sensing)，也被称为四端子检测、四线检测或四点探针法，具体是使用单独的对载电流和电压检测电极，利用分离的电流和电压电极，消除了布线和探针接触电阻的阻抗。相比传统的两端检测(伏安法)，开尔文四线检测能够进行更精确的测量。

上述标准中仅对测量原理和方法提出了要求，对于设备工装没有明确规定，因此设计一种稳定、快捷的试样夹持装置对金属材料电阻率测量来说非常重要。

专利文献CN 201716329U公开了一种用于金属试样电阻率测量的试样架，其为两端点的测量装置，不适用于低电阻材料的测量，同时专利中所述的夹持刀固定于绝缘板上，限制了试样的测量长度，不利于不同长度试样的测量。

专利文献CN 206132855 U公开了一种金属材料电阻率检测装置，其适用于细丝金属导线，主要提供了一种固定金属丝的测量工装，改善细丝测量过程的固定方式，同时采用电阻率仪设备配置的夹具夹持试样两端，为两端点接触式装置。

专利文献CN 212341317 U公开了一种电阻测量仪样品夹持装置，采用下压的方式与试样进行接触，配置了两个接触压块(即仅有两个接触端点)，压块与试样接触面积较大，不满足标准对于点接触或线接触的要求。

专利文献CN 201421478 Y公开了一种矩形片样的电阻率测量装置，采用的是四端点测量模式，四个接触点相互垂直的置于矩形四条边上，不能满足测量标准中要求的电流端和电压端相互平行的要求，其主要适用于矩形片材试样的测量，而无法适用于条形、棒状或丝材的测量。

市场上常见的低电阻测量仪(如YD2512型直流低电阻测量仪)提供的试样夹持装置也多为V形夹持，无法保证测量电压端、电流端平行，对参与到公式计算的试样测量长度L无法准确测量。

综上，现有工装多采用的两端点测量方式，接触端点也不满足标准中要求的点接触或线接触的要求；现有技术测量过程中固定了测量端点，对于有特殊长度试样无法实现夹持；没有对于条形、棒状或丝材试样四端点测量的相关工装。

发明内容

为此，本申请提供一种四端点接触式金属材料电阻率测量工装，以解决现有技术无法对条形、棒状或丝材试样按照标准进行四端点测量的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种四端点接触式金属材料电阻率测量工装，其特征在于，包括：

固定基座；

绝缘板，平铺固定于所述固定基座的上表面，用于放置试样；

四个支撑架，沿所述固定基座的长度方向依次布置，其中，中间两个支撑架作为电压端，左右两端的支撑架作为电流端；所述支撑架的下部通过滑动连接件与所述固定基座连接，使得支撑架能够沿固定基座的长度方向移动；

四个试样接触件，分别通过调节件一一对应安装于所述四个支撑架的框架内，使得四个试样接触件位于同一竖直平面内；所述调节件用于调节并锁定试样接触件在竖直方向上的位置，使得在测量时试样接触件与试样保持良好接触；所述试样接触件采用导电材料。

可选地，所述固定基座的前端面和后端面开设有条形凹槽，所述滑动连接件的内侧设置有与所述条形凹槽相适配的凸起，以实现支撑架与固定基座的滑动连接。

可选地，所述滑动连接件有两组；记四个支撑架从左至右依次为第一支撑架、第二支撑架、第三支撑架和第四支撑架，则所述第一支撑架和第二支撑架通过一组滑动连接件固定连接，第三支撑架和第四支撑架通过另一组滑动连接件固定连接。

可选地，所述支撑架包括上板、下板、两根导向柱和至少一组弹簧；所述导向柱的上部与所述上板固定连接，导向柱贯穿所述下板后与所述滑动连接件固定连接；弹簧的上端与所述上板固定连接，弹簧的下端与所述下板固定连接；所述试样接触件与下板的下表面固定连接。

可选地，所述调节件为可调节螺栓，所述可调节螺栓自上而下贯穿所述上板后抵接于下板的上表面，其中，上板开设的贯通孔与所述可调节螺栓螺纹配合，所述下板的上表面设置有限位盲孔，与上板开设的贯通孔在竖直方向上对应，通过旋拧可调节螺栓并在所述弹簧的配合作用下能够实现调节并锁定试样接触件在竖直方向上的位置。

可选地，所述导向柱的上端形成台阶轴，用于支撑并通过第一紧固螺母锁紧所述上板；所述导向柱的下端通过第二紧固螺母与所述滑动连接件固定连接。

可选地，所述绝缘板的前端面或固定基座与绝缘板相接处的前端面，沿长度方向设置有刻度尺。

可选地，同一侧相邻的电压端与电流端间的距离至少为试样截面周长的1.5倍。

可选地，所述试样接触件的形状满足与试样线接触或点接触。

可选地，所述滑动连接件的前端面和/或后端面设置有紧定螺丝，所述紧定螺丝穿过滑动连接件能够顶紧所述条形凹槽。

相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：

本申请采用了四个支撑架沿固定基座的长度方向依次布置，其中，中间两个支撑架作为电压端，左右两端的支撑架作为电流端；支撑架的下部通过滑动连接件与固定基座连接，使得支撑架能够沿固定基座的长度方向移动；四个试样接触件，分别通过调节件一一对应安装于四个支撑架的框架内；试样接触件以及调节件均采用导电材料，调节件用于调节并锁定试样接触件在竖直方向上的位置，使得在测量时试样接触件与试样保持良好接触；测量时仅需将制备好的试样放置在工装的绝缘板上，调节试样接触件的高度，可快速稳定地对低电阻金属材料试样实现夹持，对应接线至直流低电阻测量仪后，即可实现低电阻金属材料电阻率测量；测量时四个试样接触件在同一直线上，支撑架可根据试样长度进行位置的调整，方便不同长度试样的测量。

附图说明

为了更直观地说明现有技术以及本申请，下面给出示例性的附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。

图1为本申请一个实施例提供的一种四端点接触式金属材料电阻率测量工装的结构示意图(正视图)；

图2为本申请一个实施例提供的一种四端点接触式金属材料电阻率测量工装的结构示意图(侧视图)。

附图标记说明：

1、固定基座；101、条形凹槽(滑动槽)；102、紧定螺丝；

2、绝缘板；

3、支撑架；3a、第一支撑架；3b、第二支撑架；3c、第三支撑架；3d、第四支撑架；301、导向柱；302、上板；303、下板；304、弹簧；305、第一紧固螺母；306、第二紧固螺母；

4、试样接触件(楔形夹持刀)；

5、调节件(可调节螺栓)；

6、滑动连接件。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。

在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。

本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。

在一个实施例中，如图1、图2所示，一种四端点接触式金属材料电阻率测量工装，包括固定基座1、绝缘板2、四个支撑架3和四个试样接触件4；其中，绝缘板2平铺固定于固定基座1的上表面，用于放置试样；四个支撑架3沿固定基座1的长度方向依次布置，四个试样接触件4，分别通过调节件5一一对应安装于四个支撑架3的框架内；试样接触件4采用导电材料；示例性地，试样接触件4可由纯铜或更低电阻的金属材料制成。

四个支撑架3从左至右依次记为第一支撑架3a、第二支撑架3b、第三支撑架3c以及第四支撑架3d，则第二支撑架3b和第三支撑架3c作为电压端，第一支撑架3a和第四支撑架3d作为电流端。需要说明的是，由于试样接触件4与支撑架3是一一对应的关系，所以这里所说的电压端、电流端旨在区分四个支撑架对应的直流低电阻测量仪不同接线端子，而并非限定必须通过支撑架与直流低电阻测量仪电连接。例如，四个试样接触件4可以直接通过导线与直流低电阻测量仪电连接，进行测量工作；如果试样接触件4和支撑架3均使用用纯铜或更低电阻的材料制成，那么使用时就可以将导线与支撑架任意部位连接，进行测量工作。

试样接触件4的形状满足与试样线接触或点接触，例如，采用楔形夹持刀实现线接触。

支撑架3的下部通过滑动连接件6与固定基座1连接，使得支撑架3能够沿固定基座1的长度方向移动；示例性地，可以在固定基座1的前端面和后端面开设条形凹槽101，滑动连接件6的内侧设置有与条形凹槽101相适配的凸起，以实现支撑架3与固定基座1的滑动连接。这里的内侧，是相对于固定基座1而言的。另外，滑动连接件6有两组；第一支撑架3a以及第二支撑架3b通过一组滑动连接件6固定连接，第三支撑架3c以及第四支撑架3d通过另一组滑动连接件6固定连接。

调节件5用于调节并锁定试样接触件4在竖直方向上的位置，使得在测量时试样接触件4与试样保持良好接触；示例性地，支撑架3包括两根导向柱301、上板302、下板303和两组弹簧304；导向柱301起到对下板303竖直导向和对上板302等固定支撑的作用，导向柱301的上部与上板302固定连接，导向柱301的上部通过第一紧固螺母305与上板302固定连接，导向柱301贯穿下板303后与滑动连接件6固定连接；示例性地，导向柱的上端形成台阶轴，用于支撑并通过第一紧固螺母305锁紧上板302；导向柱的下端通过第二紧固螺母306与滑动连接件6固定连接。

弹簧304的上端与上板302固定连接，弹簧304的下端与下板303固定连接；调节件5采用可调节螺栓，可调节螺栓自上而下贯穿上板302后抵接于下板303的上表面，其中，上板302开设的贯通孔与可调节螺栓螺纹配合，下板303的上表面设置有限位盲孔，与上板302开设的贯通孔在竖直方向上对应，通过旋拧可调节螺栓并在弹簧304的配合作用下能够实现调节并锁定试样接触件4在竖直方向上的位置。限位盲孔内壁可以是光滑的。进一步地，可在下板303开设的限位盲孔内的上段设置内螺纹，该内螺纹也与可调节螺栓螺纹适配，限位盲孔内的下段为光滑内壁，利用局部的螺纹配合辅助可调节螺栓更准确地沿竖直方向上移/下移。

在试样接触件4与试样接触时，弹簧304处于拉伸状态，这样，在结束测量时可调节螺栓退回，弹簧304能够对下板303以及试样接触件4具有一定的向上牵引力。

实现调节并锁定试样接触件4在竖直方向上的位置的具体结构形式不限，除了示例外，也可以采用其它方式。

绝缘板2的前端面或固定基座1与绝缘板2相接处的前端面，沿长度方向设置有刻度尺。

滑动连接件6的前端面和后端面可设置紧定螺丝102，在滑动连接件6移动到位后，可旋拧该紧定螺丝102穿过滑动连接件顶紧固定基座的条形凹槽101，起到长度方向锁定位置的作用。

两个电压端(对应的楔形夹持刀)间距离、两个电流端(对应的楔形夹持刀)的距离可根据不同测试标准中对试样长度的要求进行调整，但同一侧的电压端和电流端间的距离至少为试样截面周长的1.5倍。

以条形试样为例，楔形夹持刀和支撑架均采用纯铜或更低电阻的金属材料制成，试样长度大于最外侧两电流端的长度(第一支撑架3a与第四支撑架3d的间距)，具体使用方法如下：

步骤1：将四个支撑架通过引线分别与直流低电阻测量仪对应的电压端和电流端连接；

步骤2：测量试样的厚度b、宽度h；将试样置于绝缘板上，根据试样长度调节四个支撑架的位置，通过前端面的刻度尺读取中间两个支撑架(中间两个楔形夹持刀)的距离，即试样的测量长度L；

步骤3：试样位于楔形夹持刀下方，调节四个可调节螺栓向下移动，确保四个楔形夹持刀均与试样接触良好；

步骤4：通过直流低电阻测量仪读取试样的电阻值R。

步骤5：利用公式

计算得出试样的电阻率。

式中：ρ为待测试样的电阻率，单位为Ω·mm²/m；

R为待测试样电阻值，单位为Ω；

A为试样横截面积，单位为mm²；

L为试样测试长度，单位为m；

b为试样测试厚度，单位为mm；

h为试样测试宽度，单位为mm。

上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种四端点接触式金属材料电阻率测量工装，其特征在于，包括：

固定基座；

绝缘板，平铺固定于所述固定基座的上表面，用于放置试样；

四个支撑架，沿所述固定基座的长度方向依次布置，其中，中间两个支撑架作为电压端，左右两端的支撑架作为电流端；所述支撑架的下部通过滑动连接件与所述固定基座连接，使得支撑架能够沿固定基座的长度方向移动；

四个试样接触件，分别通过调节件一一对应安装于所述四个支撑架的框架内，使得四个试样接触件位于同一竖直平面内；所述调节件用于调节并锁定试样接触件在竖直方向上的位置，使得在测量时试样接触件与试样保持良好接触；所述试样接触件采用导电材料。

2.根据权利要求1所述的四端点接触式金属材料电阻率测量工装，其特征在于，所述固定基座的前端面和后端面开设有条形凹槽，所述滑动连接件的内侧设置有与所述条形凹槽相适配的凸起，以实现支撑架与固定基座的滑动连接。

3.根据权利要求2所述的四端点接触式金属材料电阻率测量工装，其特征在于，所述滑动连接件有两组；记四个支撑架从左至右依次为第一支撑架、第二支撑架、第三支撑架和第四支撑架，则所述第一支撑架和第二支撑架通过一组滑动连接件固定连接，第三支撑架和第四支撑架通过另一组滑动连接件固定连接。

4.根据权利要求1所述的四端点接触式金属材料电阻率测量工装，其特征在于，所述支撑架包括上板、下板、两根导向柱和至少一组弹簧；所述导向柱的上部与所述上板固定连接，导向柱贯穿所述下板后与所述滑动连接件固定连接；弹簧的上端与所述上板固定连接，弹簧的下端与所述下板固定连接；所述试样接触件与下板的下表面固定连接。

5.根据权利要求4所述的四端点接触式金属材料电阻率测量工装，其特征在于，所述调节件为可调节螺栓，所述可调节螺栓自上而下贯穿所述上板后抵接于下板的上表面，其中，上板开设的贯通孔与所述可调节螺栓螺纹配合，所述下板的上表面设置有限位盲孔，与上板开设的贯通孔在竖直方向上对应，通过旋拧可调节螺栓并在所述弹簧的配合作用下能够实现调节并锁定试样接触件在竖直方向上的位置。

6.根据权利要求4所述的四端点接触式金属材料电阻率测量工装，其特征在于，导向柱的上端形成台阶轴，用于支撑并通过第一紧固螺母锁紧所述上板；导向柱的下端通过第二紧固螺母与所述滑动连接件固定连接。

7.根据权利要求1所述的四端点接触式金属材料电阻率测量工装，其特征在于，所述绝缘板的前端面或固定基座与绝缘板相接处的前端面，沿长度方向设置有刻度尺。

8.根据权利要求1所述的四端点接触式金属材料电阻率测量工装，其特征在于，同一侧相邻的电压端与电流端间的距离至少为试样截面周长的1.5倍。

9.根据权利要求1所述的四端点接触式金属材料电阻率测量工装，其特征在于，所述试样接触件的形状满足与试样线接触或点接触。

10.根据权利要求2所述的四端点接触式金属材料电阻率测量工装，其特征在于，所述滑动连接件的前端面和/或后端面设置有紧定螺丝，所述紧定螺丝穿过滑动连接件能够顶紧所述条形凹槽。

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