CN220820117U

CN220820117U - 一种多通道电阻率测试装置

Info

Publication number: CN220820117U
Application number: CN202322419195.0U
Authority: CN
Inventors: 卢林辉; 余海君; 杨光天; 尧磊
Original assignee: Chuanyuan Technology Suzhou Co ltd
Current assignee: Chuanyuan Technology Suzhou Co ltd
Priority date: 2023-09-06
Filing date: 2023-09-06
Publication date: 2024-04-19
Anticipated expiration: 2033-09-06

Abstract

本实用新型公开了一种多通道电阻率测试装置，包含电源和电流检测模块，所述的电源的一极设有第一主探针，所述的电源的另一极设有第二主探针，所述的第一主探针施加于电阻柱体的上端面，并与所述的电阻柱体形成电连接，所述的第二主探针施加于电阻柱体的下端面，并与所述的电阻柱体形成电连接，所述的电阻柱体的侧壁上设有电压检测探针T_i，其中，i=1,2，……，n。该多通道电阻率测试装置与传统的2探针测试方法相比，将电压检测位置改为侧壁，排除了接触电阻和电极本身电阻的影响。由于探针之间的距离已知，不需要厚度检测装置，可以一次测试获取多段电阻率数据，提升效率。

Description

一种多通道电阻率测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种电阻率的测试装置，更确切地说，是一种多通道电阻率测试装置。

背景技术

现有粉末材料被广泛应用于复合材料中，其应用优势包含了高导电性、高导热性、低密度和易加工成型等。而部分粉末的电阻率对复合材料的导电性能影响很大，因此，准确评估粉末导电性能具有重要意义。但对于粉末类型样品，目前主流的测量法很难精确测量其电阻率。

如图1所示，为现有的两探针测量法。两个测试电极300分别置于被测样品200的两端，给样品200两侧施加电流并检测电压得到样品整体电阻R，同时通过位移传感器测量样品200的厚度l，而探头面积S已知，根据公式ρ=RS/l得到电阻率。这种两探针测量法的缺点是测出来的电阻包含电极与样品的接触电阻以及电极本身的电阻。

如图2所示，为现有的四探针测量法。四个测试电极500置于被测样品200同一侧，外侧两电极给样品施加电流，内侧两电极检测电压得到电阻R0，同时通过位移传感器测量厚度l，根据电极的间距d和粉末厚度l得到探针系数k, 整体电阻R1=k*R0, 根据公式ρ=R1S/l得到电阻率。这种四探针测量法的缺点是电流在测试样品中为非线性分布，探针系数计算复杂。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种多通道电阻率测试装置及方法。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下所述的技术方案：

一种多通道电阻率测试装置，其特征在于，所述的多通道电阻率测试装置包含电源和电流检测模块，所述的电源的一极设有第一主探针，所述的电源的另一极设有第二主探针，所述的第一主探针施加于电阻柱体的上端面，并与所述的电阻柱体形成电连接，所述的第二主探针施加于电阻柱体的下端面，并与所述的电阻柱体形成电连接，

作为优选的实施例，所述的电阻柱体的侧壁上设有电压检测探针T_i，所述的电压检测探针T_i通过电压检测开关K_i与一电压检测模块形成电连接，其中，i=1，2,3，……，n。

作为优选的实施例，所述的电压检测探针T_i的一侧设有一温度传感器S_i，所述的温度传感器S_i探测所述的电压检测探针T_i的温度，所述的温度传感器S_i与一温度检测模块形成电连接，其中，i=1，2,3，……，n。

作为优选的实施例，所述的电压检测模块与所述的电阻柱体的上端面之间设有一第一开关，所述的电压检测模块与所述的电阻柱体的下端面之间设有一第二开关。

作为优选的实施例，所述的电阻柱体为固态粉末压缩得到的柱状的压缩体。

作为优选的实施例，所述的电阻柱体为固态粉末与液体的混合物。

作为优选的实施例，所述的电源为可调电源。

作为优选的实施例，所述的电压检测探针T_i呈针状，其中，i=1,2，……，n。

作为优选的实施例，所述的电压检测探针T_i呈环形，其中，i=1,2，……，n。

一种利用如前述的多通道电阻率测试装置对电阻率进行测量的方法，包含步骤：

步骤S1、将待测试的电阻柱体置于绝缘治具上，并施加压力于所述的电阻柱体；

步骤S2、打开电源，在第一主探针和第二主探针上施加初步检测电流I0，闭合第一开关和第二开关，电压检测模块检测到第一主探针与第二主探针之间的初步检测电压U0，得到电阻柱体的初步检测电阻值R0=U0/I0；

步骤S3、根据电阻柱体的初步检测电阻值R0的大小来调整电源的电压，给电阻柱体加热，直到温度检测模块检测到温度传感器S_i均到达预设温度T_e，其中，i=1,2，……，n；

步骤S4、闭合电压检测开关K_i中的任意两个，所述的电压检测模块检测到两个电压检测探针之间的电压U，所述的电流检测模块检测到电流I，其中，i=1,2，……，n；

步骤S5、计算两个电压检测探针之间的电阻R=U/I；

步骤S6、计算电阻率ρ₀=R*S/l，其中S为电阻柱体的横截面积，l为两个电压检测探针之间的距离。

作为优选的实施例，所述的电阻柱体为固态粉末压缩得到的柱状的压缩体，或固态粉末与液体的混合物。

与现有技术相比，本实用新型有以下有益效果：

本实用新型提供一种多通道电阻率测试装置及方法，该多通道电阻率测试装置与传统的2探针测试方法相比，将电压检测位置改为侧壁，排除了接触电阻和电极本身电阻的影响。由于探针之间的距离已知，不需要厚度检测装置，可以测试多段粉末的电阻率，提高检测效率，检测粉末是否均匀受压。另外，在测试的过程中，通过粉体自身发热来去除受潮的影响，进一步提高测试精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1为现有的多通道电阻率测试装置的结构示意图，为二探针测试法；

图2为现有的多通道电阻率测试装置的结构示意图，为四探针测试法；

图3为本实用新型的多通道电阻率测试装置的结构示意图；

图4为图2中的多通道电阻率测试装置的电压检测探针的结构示意图；

图5为图4中的电压检测探针的另一实施方式的结构示意图；

图6为本实用新型的多通道电阻率测试装置的测试示意图，此时，电压检测探针的数量为4个；

图7为图6中的测试示意图的局部视图；

图8为图6中的多通道电阻率测试装置的测试结果线性拟合图。

实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图3所示，该多通道电阻率测试装置包含电源1和电流检测模块2，该电源1的一极设有第一主探针7，该电源1的另一极设有第二主探针8，该第一主探针7施加于电阻柱体6的上端面61，并与该电阻柱体6形成电连接，该第二主探针8施加于电阻柱体6的下端面62，并与该电阻柱体6形成电连接，

该电阻柱体6的侧壁上设有电压检测探针T_i，该电压检测探针T_i通过电压检测开关K_i与一电压检测模块3形成电连接，其中，i=1，2,3，……，n。

该电压检测探针T_i的一侧设有一温度传感器S_i，该温度传感器S_i探测该电压检测探针T_i的温度，该温度传感器S_i与一温度检测模块4形成电连接，其中，i=1，2,3，……，n。

该电压检测模块3与该电阻柱体6的上端面61之间设有一第一开关31，该电压检测模块3与该电阻柱体6的下端面之间设有一第二开关32。

需要说明的是，该电阻柱体6为固态粉末压缩得到的柱状的压缩体。或者，该电阻柱体6为固态粉末与液体的混合物。

另外，这里说提到的电阻柱体6，既可以是等径柱体，也可以是变径柱体。

下面介绍利用多通道电阻率测试装置对电阻率进行测量的方法，包含步骤：

步骤S1、将待测试的电阻柱体6置于绝缘治具9上，并施加压力于该电阻柱体6；

步骤S2、打开电源1，在第一主探针7和第二主探针8上施加初步检测电流I0，闭合第一开关31和第二开关32，电压检测模块3检测到第一主探针7与第二主探针8之间的初步检测电压U0，得到电阻柱体6的初步检测电阻值R0=U0/I0；

步骤S3、根据电阻柱体6的初步检测电阻值R0的大小来调整电源1的电压，给电阻柱体6加热，直到温度检测模块4检测到温度传感器S_i均到达预设温度T_e，其中，i=1,2，……，n；

步骤S4、闭合电压检测开关K_i中的任意两个，该电压检测模块3检测到两个电压检测探针之间的电压U，该电流检测模块2检测到电流I，其中，i=1,2，……，n；

步骤S5、计算两个电压检测探针之间的电阻R=U/I；

步骤S6、计算电阻率ρ₀=R*S/l，其中S为电阻柱体6的横截面积，l为两个电压检测探针之间的距离。

需要说明的是，该电源1为可调电源，可以对该电阻柱体6两端的电压进行调节。另外，需要说明的是，该电源 1为可调电源，可以是可调电压源，对电阻柱体 6 两端的电压进行调节，也可以是可调电流源，对流过电阻柱体 6的电流进行调节。

如图4所示，该电压检测探针T_i呈针状，其中，i=1,2，……，n。

如图5所示，为该电压检测探针T_i的另一实施方式，此时，电压检测探针T_i呈环形，其中，i=1,2，……，n。需要说明的是，该电压检测探针T_i的形状也可以是其他形状，只要在不同的高度上实现电压采集。

下面对该多通道电阻率测试装置的测试方法进行说明。

下面以n=4为例，作进一步的说明。

如图6和图7所示，电压检测探针T₁与该电阻柱体6的下端面62的预设间距D₁=0.5MM，电压检测探针T₂与该电阻柱体6的下端面62的预设间距D₂=3.5MM，电压检测探针T₃与该电阻柱体6的下端面62的预设间距D₃=7.5MM，电压检测探针T₄与该电阻柱体6的下端面62的预设间距D₄=10.5MM。该电阻柱体6的直径为13MM，此时，该电阻柱体6的横截面积S=π*0.065*0.065M²。

此时，电源1施加电压，电流检测模块2检测到初步检测电流I0=100mA,闭合第一开关31和第二开关32，电压检测模块3检测到第一主探针7与第二主探针8之间的初步检测电压U0=6.037V，于是得到电阻柱体6的初步检测电阻值R0=U0/I0=6.037/0.1Ω=60.37Ω。

此时，电阻柱体6产生的功率P0=I0*U0=0.6037W，调节电源1，使电流检测模块2检测到的电流达到I1=500mA,电阻柱体6的发热功率P1=I1^2*R0=0.5^2*60.37W=15.0925W,给电阻柱体6加热，观察温度检测模块4,直到温度检测模块4检测到所有的温度传感器S到达预设温度T_e，此时，T_e=200°。这个预设温度T_e与电阻柱体6的材料相关。

然后，闭合电压检测开关K₁和电压检测开关K₂，电压检测模块3检测到电压检测开关K₁和电压检测开关K₂之间的电压U₂₁=1.5951V，此时，电压检测探针T₂和电压检测探针T₁的距离l₂₁=D₂-D₁=(3.5-0.5)MM=3MM，电压检测开关K₁和电压检测开关K₂之间的电阻R₂₁=U₂₁/I₂₁=1.5951/0.1=15.951Ω，于是，

电阻率ρ₀=R*S/l₂₁=15.951*π*0.065*0.065/0.03Ω/m=0.705738Ω/m。

同样的方式，闭合电压检测开关K₁和电压检测开关K₂，闭合电压检测开关K₁和电压检测开关K₃，闭合电压检测开关K₁和电压检测开关K₄，测试的结果如下表1所示，

表1 电阻率测试结果

如图8所示，将表1中的测试进行线性拟合，曲线与y轴的交点0.1866V为接触电阻以及电极产生的压降，该部分电阻为0.1866V /100mA=1.866Ω。

该多通道电阻率测试装置与传统的2探针测试方法相比，将电压检测位置改为侧壁，排除了接触电阻和电极本身电阻的影响。由于探针之间的距离已知，不需要厚度检测装置，可以测试多段粉末的电阻率，提高检测效率，检测粉末是否均匀受压。另外，在测试的过程中，通过粉体自身发热来去除受潮的影响，进一步提高测试精度。

不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims

1.一种多通道电阻率测试装置，其特征在于，所述的多通道电阻率测试装置包含电源（1）和电流检测模块（2），所述的电源（1）的一极设有第一主探针（7），所述的电源（1）的另一极设有第二主探针（8），所述的第一主探针（7）施加于电阻柱体（6）的上端面（61），并与所述的电阻柱体（6）形成电连接，所述的第二主探针（8）施加于电阻柱体（6）的下端面（62），并与所述的电阻柱体（6）形成电连接，

所述的电阻柱体（6）的侧壁上设有电压检测探针T_i，所述的电压检测探针T_i通过电压检测开关K_i与一电压检测模块（3）形成电连接，其中，i=1，2,3，……，n。

2.根据权利要求1所述的多通道电阻率测试装置，其特征在于，

所述的电压检测探针T_i的一侧设有一温度传感器S_i，所述的温度传感器S_i探测所述的电压检测探针T_i的温度，所述的温度传感器S_i与一温度检测模块（4）形成电连接，其中，i=1，2,3，……，n。

3.根据权利要求2所述的多通道电阻率测试装置，其特征在于，所述的电压检测模块（3）与所述的电阻柱体（6）的上端面（61）之间设有一第一开关（31），所述的电压检测模块（3）与所述的电阻柱体（6）的下端面之间设有一第二开关（32）。

4.根据权利要求1所述的多通道电阻率测试装置，其特征在于，所述的电阻柱体（6）为固态粉末压缩得到的柱状的压缩体。

5.根据权利要求1所述的多通道电阻率测试装置，其特征在于，所述的电阻柱体（6）为固态粉末与液体的混合物。

6.根据权利要求1所述的多通道电阻率测试装置，其特征在于，所述的电源（1）为可调电源。

7.根据权利要求1所述的多通道电阻率测试装置，其特征在于，所述的电压检测探针T_i呈针状，其中，i=1,2，……，n。

8.根据权利要求1所述的多通道电阻率测试装置，其特征在于，所述的电压检测探针T_i

呈环形，其中，i=1,2，……，n。