CN220795108U - 一种高温粉末电阻率测试仪 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高温粉末电阻率测试仪，包括测试模具及对测试模具加热的加热器，测试模具为上下贯通的筒体，测试模具的上端设上电极，下端设下电极，上电极、测试模具及下电极构成用以储纳待测物料的模腔；通过上电极和下电极实现对待测物料的电阻、电阻率、电导率等的测试，下电极在驱动组件的驱动下伸入测试模具中与上电极配合挤压待测物料，从而模拟待测物料在实际使用环境和自身特性高温环境，准确测试出物料在既定环境下的电性能状态，该测试仪的使用可以分析粉体在高温环境下电阻、电阻率等与压强和温度的实时变化关系，为粉体品质管理及新品研发提供测试基础，为后期材料配比调整及生产工艺调整提供参考数据。

Description

一种高温粉末电阻率测试仪

技术领域

本申请涉及粉体电阻率测试技术领域，尤其涉及一种能够提供高温压缩条件的高温粉末电阻率测试仪。

背景技术

电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量，某种物质所制成的原件(常温下20℃)的电阻与横截面积的乘积与长度的比值叫做这种物质的电阻率，电阻率与导体的长度、横截面积等因素无关，是导体材料本身的电学性质，由导体的材料决定，且与温度、压力、磁场等外界因素有关。

电阻率作为衡量粉体电导性的一个重要物理量，其测试方法有烧结法和加压法两种。烧结法是将粉体与液体混合成形后，通过加热使液体散逸，然后测量多孔体的电阻率；这种方法过程复杂，且不能直接测定电阻率。加压法是将一定粒度的粉末在一定的压力下通过恒流电流测定其电压降，再根据欧姆定律计算电阻率；采用这种方法的装置大都为杆杠加压装置，在装有试样模的上下电极上施加压力，测得电压降后，再通过一个较为简单的电路显示其电流电压值，最后根据电流电压值人工计算电阻率。

由于上述的杆杠加压装置结构笨重，测量结果偏差较大，结果显示不直观。中国实用新型专利CN92229953.6公开了一种粉体电阻率自动测定仪，其由机械加压和电路测试两部分构成，机械加压机构包括一个支架，位于支架中部的内外导向筒，内外导向筒内装的试样模筒，上下导电电极及装在支架上部可向导向筒施加压力的加压螺栓，在内外导向筒间安装一个千分表，导向筒安装在压力传感器上，在加压螺栓施加的压力所能达到的部位可安装稳压弹簧，电路部分主要由传感器电路和恒流源试样测量电路构成，由传感器和恒流源试样测量电路得到的电压信号分别连接一个V/F转换电路，V/F电路与单片机连接，单片机的输出分别连接显示器和打印机，键盘与单片机的输入端连接。

虽然上述专利公开的方案具有结构轻巧、能自动数字显示和打印电阻率等数据的优势，但其没有升温装置，不能满足测试温度需求，即不能测定样品电阻及电导率等数据与温度的变化关系，存在检测功能缺失、功能单一的问题。因此，亟需提出一种新的技术方案来解决现有技术中存在的问题。

实用新型内容

传统测试仪无法测定不同温度下粉体的电性能对生产工艺的影响，无法在环境温度变化的工况下进行粉体材料的应用及老化寿命预测，即，传统测试仪不能满足测试温度需求，无法模拟变化的温度工况，不能满足当下的粉末测试需求，为解决上述问题，本申请提供一种高温粉末电阻率测试仪。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

本申请提供一种高温粉末电阻率测试仪，包括加热测量组件，加热测量组件包括测试模具及用以对测试模具加热的加热器，测试模具为上下贯通的筒体结构，测试模具的一端设置上电极，另一端设置下电极，上电极设置在电极杆的一端且通过电极杆与测试模具相对转动；上电极背离测试模具的一端设置压紧件，压紧件用以将上电极压紧在测试模具上；

下电极与驱动组件相连，下电极与驱动组件的连接处设置压力传感器，下电极上设置温度传感器，压力传感器及温度传感器均与测试主机相连；上电极、测试模具及下电极构成用以储纳待测物料的模腔，且下电极在驱动组件的作用下伸入测试模具中并挤压待测物料。

上述技术方案中进一步的，加热测量组件设置在测试平台的上表面，测试平台上形成通孔，下电极穿过通孔进入测试模具中。

进一步的，测试平台上穿设安装立柱，立柱上设置有横梁，横梁上设置螺纹孔，螺纹孔内适配安装有手柄，手柄设置在上电极的上方，通过旋转手柄，使得手柄将上电极压紧在测试模具上。

进一步的，立柱上由上至下依次安装有直线轴承、弹簧及定位件，电极杆的一端与直线轴承相连，定位件设置在测试平台上方。

进一步的，测试模具为圆柱状筒体结构，加热器为套设在测试模具外壁上的环状结构，加热器的外围设置一圈隔热保护层，隔热保护层的外围设置一圈金属保护层。

进一步的，下电极及驱动组件均设置在测试平台的下方。

进一步的，下电极朝向测试模具的端面上形成与测试模具适配的凸起，下电极被驱动的上移时，凸起在模腔中挤压待测物料。

进一步的，下电极背离测试模具的端面上设置有云母板。

进一步的，驱动组件包括电机、安装在电机的输出轴上的蜗轮，蜗轮竖直设置，蜗轮与蜗杆啮合传动，蜗杆的一端与丝杆相连，丝杆上套设有丝杆套，丝杆套上安装传动板，传动板通过直线轴承与立柱相连，压力传感器设置在云母板和传动板之间。

进一步的，两个立柱穿设安装在测试平台上，两个立柱相对设置；传动板的两端分别通过直线轴承与立柱相连，传动板的端部设置用以安装直线轴承的安装孔；蜗轮被驱动转动时带动蜗杆及丝杆在竖直方向上往复移动，丝杆套与丝杆啮合传动，丝杆套带动传动板沿立柱上下往复移动，进而带动下电极靠近或远离测试模具。

相比现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请提供一种高温粉末电阻率测试仪，包括加热测量组件，加热测量组件包括测试模具及对测试模具加热的加热器，进而间接加热测试模具中的待测物料；测试模具为上下贯通的筒体结构，测试模具的一端设置上电极，另一端设置下电极，上电极、测试模具及下电极构成用以储纳待测物料的模腔；上电极设置在电极杆的一端且通过电极杆与测试模具相对转动，上料时可转动电极杆实现加料；上电极背离测试模具的一端设置压紧件，压紧件可将上电极压紧在测试模具上，保持上电极与测试模具的距离，且防止温度上溢；下电极与驱动组件相连，下电极与驱动组件的连接处设置压力传感器，下电极上设置温度传感器，压力传感器及温度传感器均与测试主机相连；下电极在驱动组件的作用下伸入测试模具中并挤压待测物料。因此，本申请提供的高温粉末电阻率测试仪通过测试模具放置待测物料，通过加热器间接加热物料，通过上电极和下电极实现对待测物料的电阻、电阻率、电导率等的测试，下电极在驱动组件的驱动下伸入测试模具中与上电极配合挤压待测物料，从而模拟待测物料在实际使用环境和自身特性高温环境，准确测试出物料在既定环境下的电性能状态，该测试仪的使用可以分析粉体在高温环境下电阻、电阻率(电导率)等与压强和温度的实时变化关系，为粉体品质管理及新品研发提供测试基础，为后期材料配比调整及生产工艺调整提供参考数据，对材料未来使用的不确定性影响因数进行分析，建立产品从研发到生产的数据库，因此，本申请提供的高温粉末电阻率测试仪可以满足当下的粉末测试需求，模拟变化的温度工况，通过本申请提供的测试仪测定得出的结果数据可以表征不同温度下粉体的电性能特性对生产工艺的影响、表征环境温度变化的工况下，粉体材料的应用及老化寿命预测，通过判断分析，可辅助实验人员调整、提高粉体品质。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。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为一种实施例中本申请提供的测试仪的主体结构的示意图，该图主要展示本申请测试仪的结构原理，图中未示出箱体及带动丝杆传动的部分结构；

图2为一种实施例中本申请提供的测试仪的剖视结构示意图，图中未示出箱体，该图相比图1主要展示了加热测量组件的结构及用以驱动丝杆传动的驱动部分的结构。

附图标记说明：

1、加热测量组件；2、上电极；3、下电极；4、云母板；5、电极杆；6、手柄；7、温度传感器；8、压力传感器；9、测试平台；10、立柱；11、横梁；12、弹簧；13、定位件；14、电机；15、丝杆；16、丝杆套；17、传动板；18、蜗轮；19、蜗杆；20、测试模具；21、加热器；22、隔热保护层；23、金属保护层；24、隔热垫板；25、联轴器。

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。

为了解决现有技术中存在的问题，本申请提供一种高温粉末电阻率测试仪。本申请提供的高温粉末电阻率测试仪整体为箱式结构，传动部件等都设置在箱体中，比如本申请提供的高温粉末电阻率测试仪的下电极及驱动下电极的驱动组件等都设置在箱体内部，同时箱体的上表面形成测试平台，本申请提供的高温粉末电阻率测试仪的加热测量组件及用以压紧上电极的压紧件等都设置在测试平台上方，即设置在箱体外部。

为了实现稳固支撑，可在箱体底部设置支腿或者底座，主要实现支撑目的。

下面结合附图对本申请提供的高温粉末电阻率测试仪的整体结构进行详细说明，本申请说明书附图中未示出箱体，该箱体为壳体结构，其形状可以是任意的，比如圆柱状或长方体状，当然，根据实验室空间及用户需求，可在保证测试仪功能的前提下，对箱体内部各个部件的布局方式进行调整，并以此对应定制适配的箱体，以满足使用需求。

参见图1，本申请提供的高温粉末电阻率测试仪包括加热测量组件1，加热测量组件1设置在测试平台9的上表面，即箱体外部。

参见图2，上述的加热测量组件1主要包括测试模具20及用以对测试模具20加热的加热器21。

本申请中，测试模具20选用陶瓷材质制得，其外形可以是圆筒、方筒等，为了盛装待测物料，测试模具20上形成上下贯通的通孔，因此，为满足使用需求，测试模具20最简单的形态应为一种上下贯通的筒体结构；生产实际中一般为圆筒。

为了提供变化的温度环境，可设置加热器21以对测试模具20均匀加热，如图2。

在一种优选的实施方式中，加热器21为套设在测试模具20外壁上的环状结构，通过加热测试模具20间接加热测试模具20中的粉末。

为了对测试模具20进行有效保温，可以在加热器21的外围设置一圈隔热保护层22，如图2。

当然，为了进一步的防护，避免温度损失及人员安全，避免误触烫伤，可在隔热保护层22的外围再设置一圈金属保护层23，如图2，可实现多重保护。

在一种实施例中，可在测试模具20与测试平台之间安装一个隔热垫板24，继续参见图2，在该隔热垫板24上开设一个允许下电极穿过的检测孔，保证下电极穿过测试平台上预留的通孔后，可继续穿过隔热垫板24上的检测孔，进而进入模腔。设置隔热垫板24不仅可以隔热保温，保证样品温度均匀，还可以减小高温对箱体测试平台的损伤。

结合图1、2，由图可见，本申请提供的测试模具20的正上方设置有上电极2，上电极2设置在电极杆5的一端且通过电极杆5与测试模具20相对转动，上电极2背离测试模具20的一端设置压紧件，压紧件将上电极2压紧在用以盛装待测粉末的模腔的上方。

具体的，参见图1，本申请中的测试平台9上穿设安装两个立柱10，两个立柱10相对设置，立柱10的下部位于箱体中，上部穿过测试平台9露出箱体。立柱10的顶部设置横梁11，横梁11水平设置，横梁11上设置螺纹孔，螺纹孔内适配安装有手柄6，手柄6作为压紧件设置在上电极2的上方，通过旋转手柄6，使得手柄6将上电极2压紧在测试模具20上。

上述的手柄6可以包括操作柄和螺纹杆，螺纹杆和横梁11上的螺纹孔啮合，用户通过操作柄转动手柄6，可使得螺纹杆相对横梁11上移或下移，实现对测试模具20的压紧和释放。

本申请中的压紧件主要是将上电极2压紧在测试模具20上，固定电极和模腔之间的距离，且防止温度上溢。

在其他实施例中，该压紧件也可以是能够将上电极2压紧在测试模具20上的其他结构，比如：在两个立柱10上设置用以压紧上电极2的压板，压板两端穿设在立柱10上，压板通过螺母等紧固件限位安装在立柱10上即可。当然，在操作上还是手柄6更方便一些，且手柄6正好抵住上电极2，压紧效果更好。

上述的上电极2设置在电极杆5的一端，具体的，电极杆5为长条形板件，电极杆5的下表面上设置上电极2，电极杆5的另一端通过直线轴承安装在立柱10上。因此，电极杆5可绕立柱10转动，即上电极2可与测试模具20相对转动，当需要在测试模具20中取放物料时，可转动手柄6释放电极杆5，然后拨动电极杆5旋转，即可在测试模具20的模腔中加料。

在一种实施例中，连接电极杆5的直线轴承的下方还设置弹簧12和定位件13，弹簧12和定位件13设置在立柱10上，定位件13固定在立柱10上，弹簧12的一端与定位件13相连，另一端与直线轴承的端部抵接，当手柄6压紧上电极2时，弹簧12呈压缩状态，若旋转手柄6释放上电极2后，弹簧12回弹可带动电极杆5自动上移，不需手动移动电极杆5。

以上都是测试仪箱体外的结构，下面对箱体内的结构进行说明。

参见图1、2，测试平台9的下方设置下电极3及驱动下电极3的驱动组件。下电极3正对测试模具20的模腔，测试平台9上形成通孔，下电极3可被驱动的穿过通孔进入测试模具20的模腔中并与待测粉末接触。上电极2、测试模具20及下电极3构成用以储纳待测物料的模腔，且下电极3在驱动组件的作用下伸入测试模具20中并挤压待测物料。

下电极3与驱动组件相连，为了实时检测待测粉末的温度和压强，可在下电极3与驱动组件的连接处设置压力传感器8，下电极3上设置温度传感器7，压力传感器8及温度传感器7均与测试主机相连。

本申请中，下电极3朝向测试模具20的端面上形成与测试模具20适配的凸起，下电极3背离测试模具20的端面上设置有云母板4。

当下电极3被驱动的上移时，凸起在模腔中挤压待测物料，凸起的形状与尺寸，以及上电极2的形状与尺寸均和模腔的形状与尺寸相适配，在实际加工中可根据需求控制各个部件的加工精度。

本申请中，驱动下电极3的驱动组件包括：电机14、安装在电机14的输出轴上的蜗轮18、与蜗轮18啮合的蜗杆19、与蜗杆19相连的丝杆15、套设在丝杆15上的丝杆套16。参见图2，电机14的输出轴水平设置，蜗轮18的中心安装孔安装在电机14的输出轴上，蜗轮18竖直设置，丝杆15与蜗杆19通过联轴器25上下竖直相连，丝杆15上套设有丝杆套16，丝杆套16上安装传动板17，压力传感器8设置在云母板4和传动板17之间；传动板17的两端分别通过直线轴承与立柱10相连，传动板17的端部设置用以安装直线轴承的安装孔；蜗轮18被驱动转动时，带动蜗杆19及丝杆15在竖直方向上往复移动，丝杆套16与丝杆15啮合传动，丝杆套16带动传动板17沿立柱10上下往复移动，进而带动下电极3靠近或远离测试模具20。

本申请中，下电极3的运动状态为直线运动，因此，为了满足对下电极3的驱动，还可以直接使用驱动电缸作为驱动组件对下电极3进行直线驱动，这种驱动方式相较上述的蜗轮蜗杆传动而言，不便于控制驱动速度，不便于减速、调速，但连接方式简单。实际使用中还是优选上述的蜗轮蜗杆传动方式。当然，还可以使用其他驱动机构对下电极3进行直线驱动，本申请不对此做特殊限制，但基于本发明构思所使用的其他驱动机构依然处于本申请的保护范围之内。

通过上述的温度传感器和压力传感器，本申请提供的高温粉末电阻率测试仪的测试主机可实时采集温度传感器和压力传感器的信号，且通过包括上电极2和下电极3的测量电路计算处理物料的实时电阻、电阻率数值并输出电阻、电阻率变化图表等数据信息。

上述的测试主机上还设置有多个外接输出端口，可以实现与外界设备的连接，比如将打印机设备与测试主机相连，或将电脑与测试主机相连。通过测试主机测得的测试数据可通过电脑输出为图表、二维图形或三维图形等直观显示测试数据。

使用本申请提供的测试仪进行测试时，加热器21用于模拟高温变化的环境，测试模具20的模腔中放置待测物料，上电极2和下电极3共同作用下实现对模腔内待测物料的挤压、保温及电阻、电阻率测量，下电极3上的温度传感器用以实时监测物料温度，压力传感器用以实时监测物料压强，测试主机用以自温度传感器和压力传感器采集物料的温度信号和压强信号，且测试主机通过包括上电极2和下电极3的测量电路计算处理物料的实时电阻、电阻率数值并输出电阻、电阻率变化图表等数据信息。测试时可在测试主机上设定测试样品所需的参数，测试过程中，随着温度的上升，测试数据实时采集更新并在测试主机内实时存储，测试主机处理得到的样品的电阻率随温度的变化特性曲线可被显示在显示屏上。

因此，本申请提供的高温粉末电阻率测试仪可以测试粉体受到温度变化压缩前及压缩后压力增减过程中粉体因自身特性内聚力形变或恢复过程变化曲线图谱；自动测试过程数据曲线及图谱分析，实时分析温度/压强/压力与电阻、电阻率、电导率的变化关系，完成报表生成、存储、打印等数据导出功能。

综上所述，与现有技术相比本申请至少具有如下优势：

1、本申请提供的高温粉末电阻率测试仪结构简明、使用方便，通过测试模具20放置待测物料，通过加热器21间接加热物料，通过上电极2和下电极3实现对待测物料的电阻、电阻率、电导率等的测试，上电极2通过压紧件压紧在测试模具20上，保证上电极2与测试模具20的距离且防止温度上溢。

2、下电极3在驱动组件的驱动下伸入测试模具20中与上电极2配合挤压待测物料，从而模拟待测物料在使用环境和自身特性高温环境，测试出物料在既定环境下的电性能状态；由于加热器21间接加热待测物料；因此，本申请通过在下电极3上设置温度传感器来实时监测物料温度，且通过压力传感器实时监测物料压强，测得的温度信号和压强信号分别被测试主机接收，且测试主机通过包括上电极2和下电极3的测量电路计算处理物料的实时电阻、电阻率数值并输出电阻、电阻率变化图表等数据信息。

3、本申请提供一种高温粉末电阻率测试仪可以测试粉末材料在高温环境下、粉末受到压力荷载下，粉末在压缩过程中的电阻率变化情况。本申请提供的一种高温粉末电阻率测试仪可以在高温环境下采用压片法实时测试粉体电性能，分析粉体在高温环境下电阻、电阻率(电导率)等与压强和温度的实时变化关系。

4、本申请提供的测试仪可以模拟材料的使用环境和自身特性高温环境，从而测试出材料在既定环境下的电性能状态。本申请提供的测试仪的使用可以为粉体品质管理及新品研发提供测试基础，为后期材料配比调整及生产工艺调整提供参考数据，对材料未来使用的不确定性影响因数进行分析，建立产品从研发到生产的数据库。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

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 (7)

1.一种高温粉末电阻率测试仪，其特征在于，包括加热测量组件，所述加热测量组件包括测试模具及用以对所述测试模具加热的加热器，所述测试模具为上下贯通的筒体结构，所述测试模具的一端设置上电极，另一端设置下电极，所述上电极设置在电极杆的一端且通过所述电极杆与测试模具相对转动；所述上电极背离测试模具的一端设置压紧件，所述压紧件用以将上电极压紧在测试模具上；

所述下电极与驱动组件相连，所述下电极与驱动组件的连接处设置压力传感器，所述下电极上设置温度传感器，所述压力传感器及温度传感器均与测试主机相连；所述上电极、测试模具及下电极构成用以储纳待测物料的模腔，且下电极在驱动组件的作用下伸入测试模具中并挤压待测物料。

2.根据权利要求1所述的高温粉末电阻率测试仪，其特征在于，所述加热测量组件设置在测试平台的上表面，所述测试平台上形成通孔，所述下电极穿过所述通孔进入所述测试模具中；

所述测试平台上穿设安装立柱，所述立柱上设置有横梁，所述横梁上设置螺纹孔，所述螺纹孔内适配安装有手柄，所述手柄设置在上电极的上方，通过旋转所述手柄，使得所述手柄将上电极压紧在测试模具上。

3.根据权利要求2所述的高温粉末电阻率测试仪，其特征在于，所述立柱上由上至下依次安装有直线轴承、弹簧及定位件，所述电极杆的一端与所述直线轴承相连，所述定位件设置在所述测试平台上方。

4.根据权利要求2所述的高温粉末电阻率测试仪，其特征在于，所述测试模具为圆柱状筒体结构，所述加热器为套设在所述测试模具外壁上的环状结构，所述加热器的外围设置一圈隔热保护层，所述隔热保护层的外围设置一圈金属保护层。

5.根据权利要求2所述的高温粉末电阻率测试仪，其特征在于，所述下电极及驱动组件均设置在所述测试平台的下方；

所述下电极朝向测试模具的端面上形成与测试模具适配的凸起，所述下电极被驱动的上移时，所述凸起在模腔中挤压待测物料；

所述下电极背离所述测试模具的端面上设置有云母板。

6.根据权利要求5所述的高温粉末电阻率测试仪，其特征在于，所述驱动组件包括电机、安装在所述电机的输出轴上的蜗轮，所述蜗轮竖直设置，所述蜗轮与蜗杆啮合传动，所述蜗杆的一端与丝杆相连，所述丝杆上套设有丝杆套，所述丝杆套上安装传动板，所述传动板通过直线轴承与立柱相连，所述压力传感器设置在所述云母板和传动板之间。

7.根据权利要求6所述的高温粉末电阻率测试仪，其特征在于，两个所述立柱穿设安装在所述测试平台上，两个立柱相对设置；所述传动板的两端分别通过直线轴承与立柱相连，所述传动板的端部设置用以安装直线轴承的安装孔；

所述蜗轮被驱动转动时带动所述蜗杆及丝杆在竖直方向上往复移动，所述丝杆套与丝杆啮合传动，所述丝杆套带动传动板沿立柱上下往复移动，进而带动下电极靠近或远离测试模具。