四探針電阻測試裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種四探針電阻測試裝置，該四探針電阻測試裝置包括由管筒夾活動連接在一起的測阻探針組件和樣品臺組件，測阻探針組件上設置有測阻探針，樣品臺組件上設置有樣品臺，測阻探針在管筒夾的咬合力作用下緊緊抵在樣品臺的上表面。本發(fā)明的四探針電阻測試裝置對電阻的測試為接觸式測試，避免了傳統(tǒng)四探針電阻測試方法中用銀漿粘接的方式，一方面，不會污染待測樣品，使待測樣品可以繼續(xù)使用或者進行二次測試；另一方面，避免了銀漿粘接造成的四探針位置不能準確控制，提高測量精度；同時，測量溫度不再受銀漿的氧化溫度限制，理論上測試溫度可以達到鉑絲的熔點1680℃。
【專利說明】四探針電阻測試裝置【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于材料測試【技術(shù)領域】，具體涉及一種四探針電阻測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]準確、方便、快速且智能化地測試材料在較大溫度范圍內(nèi)隨溫度變化而變化的電阻值是一個難點，難度在于:
[0003]I)、準確測試材料的電阻，最好采用標準四探針形式，在高溫下做四探針用的材料要求很高，既耐高溫又耐氧化；
[0004]2)、要在內(nèi)徑只有35mm左右的管式爐里的剛玉管中進行測試，空間狹小，對測試裝置的設計制造造成困難；
[0005]3)、管式爐自身的溫度儀不能準確反映樣品的溫度，必須提供一個能準確反映樣品溫度的測溫裝置。
[0006]采用四探針測試變溫電阻時，一般的做法是將四根耐高溫、耐氧化金屬絲通過銀漿粘接在樣品上，進而進行電阻測量。這種方法的不足在于:一方面，高溫下，導電銀漿容易氧化，導致接探頭與樣品觸不良和一些界面問題且銀漿在高溫條件下容易與樣品相互擴散，污染樣品，不能二次測試；另一方面，銀漿焊接的方式?jīng)Q定了四個探針間的距離不能被準確控制，且每測一個樣品都要焊接，測量誤差增大且測試復雜，因此，該方法在高溫下測試效果不大好。
[0007]目前的測試方法中，通常將一根熱電偶置于待測樣品的旁邊進行待測試驗溫度的測量，或者直接將管式爐的溫度數(shù)值記為待測樣品的溫度值，這些方法均不能達到待測試樣溫度的準確測量。這是由于熱電偶的位置比較隨意，而管式爐的溫度傳感器一般用的K型熱電偶，K型熱電偶本身精度不夠高，再加上熱電偶的探頭位于剛玉管的外面，而給管式爐提供熱源的四根硅碳棒也位于剛玉管外部，測出的溫度只是剛玉管的外部溫度，剛玉管本身具有絕熱特性，所以位于密封的剛玉管內(nèi)部中心處樣品的實際溫度與管式爐自身的溫度儀顯示的溫度并不一致。升溫的時候，樣品實際溫度低于顯示溫度；降溫的時候，高于顯示溫度，實際情況中，升溫過程中剛玉管內(nèi)部中心處的樣品溫度比管式爐自身溫度低30左右，如果快速升降溫，內(nèi)外溫度差別更大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提供一種不會造成待測樣品污染、且能快速、準確測量待測樣品變溫電阻和實時溫度的四探針電阻測試裝置。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0010]一種四探針電阻測試裝置，包括管筒夾、測阻探針組件和樣品臺組件，測阻探針組件和樣品臺組件通過管筒夾活動連接在一起；
[0011]測阻探針組件包括水平陶瓷管、豎直陶瓷管、緊固件和鎳絲，豎直陶瓷管通過鎳絲、緊固件與水平陶瓷管的一端固定相連，水平陶瓷管的另一端與管筒夾固定連接；所述豎直陶瓷管內(nèi)部設置有四個位于同一條直線上的通孔，每個通孔內(nèi)均設置有一根測阻探針，測阻探針為一端打磨為針尖狀、另一端折成直角的鉬銥絲，打磨成針尖狀的一端穿過豎直陶瓷管上所設置的通孔且針尖露出管口 ；所述水平陶瓷管內(nèi)部設有四個大小相同的通孔，每個通孔內(nèi)均設置于一根鉬銥絲，每根鉬銥絲的一端與測阻探針折成直角的一端固定相連，另一端露出水平陶瓷管管口 ；
[0012]樣品臺組件包括水平陶瓷管、樣品臺、緊固件和鎳絲，所述樣品臺設置在緊固件上，緊固件通過鎳絲與水平陶瓷管的一端固定相連，水平陶瓷管的另一端與管筒夾固定相連；
[0013]所述豎直陶瓷管的中心與管筒夾中心的距離和樣品臺中心與管筒夾中心的距離相等，在管筒夾咬合力的作用下測阻探針抵在樣品臺的上表面上。
[0014]進一步地，所述測阻探針組件豎直陶瓷管內(nèi)部所設置的四個孔的孔心距為1_。
[0015]進一步地，所述測阻探針組件水平陶瓷管內(nèi)設置的鉬銥絲與豎直陶瓷管內(nèi)設置的測阻探針通過弧焊焊接在一起。
[0016]進一步地，所述露出測阻探針組件水平陶瓷管管口的鉬銥絲均焊接有一段鎳絲或鉬絲。
[0017]進一步地，所述管筒夾包括彈簧、固定在彈簧兩側(cè)的夾持片、固定在夾持片上的鋼管和設置于鋼管上的螺釘，所述鋼管的內(nèi)徑大于測阻探針組件及樣品臺組件的水平陶瓷管的外徑，測阻探針組件及樣品臺組件的水平陶瓷管套入所述鋼管內(nèi)并通過螺釘實現(xiàn)位置的固定。
[0018]進一步地，所述樣品臺組件的水平陶瓷管內(nèi)設置有兩個通孔，兩個通孔內(nèi)分別設有一根鉬銠合金絲和鉬絲，所述鉬銠合金絲和鉬絲的一端通過弧焊焊接一起并形成一個圓球狀焊接點，該焊接點作為測溫探頭，所述測溫探頭靠近樣品臺的邊緣，所述鉬銠合金絲和鉬絲的另一端均露出樣品臺組件水平陶瓷管的管口。
[0019]進一步地，所述露出樣品臺組件水平陶瓷管管口的鉬銠合金絲和鉬絲上分別焊接有一段鎳絲或鉬絲。
[0020]進一步地，一種基于所述四探針電阻測試裝置的電阻測試裝置，包括四探針電阻測試裝置、電阻儀、溫度儀、管式爐、氣瓶、抽氣機、進氣法蘭和排氣法蘭，其中，所述四探針電阻測試裝置密封于管式爐的剛玉管中且樣品臺正好位于剛玉管的中心，剛玉管的一端通過進氣法蘭與氣瓶固定連接，另一端通過排氣法蘭與抽氣機固定相連，焊接在四探針電阻測試裝置測阻探針組件水平陶瓷管內(nèi)鉬銥絲上的鎳絲或鉬絲穿過排氣法蘭將測阻探針與電阻儀相連，焊接在四探針電阻測試裝置樣品臺組件水平陶瓷管內(nèi)鉬銠合金絲和鉬絲上的鎳絲或鉬絲穿過排氣法蘭將測溫探頭與溫度儀相連。
[0021]進一步地，所述抽氣機為設置有尾氣處理裝置的抽氣機。
[0022]進一步地，所述四探針電阻測試裝置測阻探針組件及樣品臺組件的水平陶瓷管的一端均設有密封連接管件，密封連接管件與水平陶瓷管連接的一端為空心圓筒，水平陶瓷管套入所述空心圓筒內(nèi)；密封連接管件的另一端為螺栓及與螺栓配合的螺母；螺栓穿過排氣法蘭上設置的通孔并通過螺母實現(xiàn)密封連接管件與排氣法蘭密封連接；與測阻探針組件水平陶瓷管相連的密封連接管件的內(nèi)部設有四個與測阻探針組件水平陶瓷管內(nèi)所設通孔位置一致，大小相等的通孔，焊接在水平陶瓷管內(nèi)鉬銥絲上的鎳絲或鉬絲穿過所述通孔，進而與電阻儀相連；與樣品臺組件水平陶瓷管相連的密封連接管件的內(nèi)部設有兩個與樣品臺組件水平陶瓷管內(nèi)所設通孔位置一致、大小相等的通孔，焊接在水平陶瓷管內(nèi)鉬銠合金絲及鉬絲上的鎳絲或鉬絲穿過所述通孔與溫度儀相連。
[0023]進一步地，所述密封連接管件的材質(zhì)為聚四氟乙烯或聚酰亞胺。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0025](I)本發(fā)明的四探針電阻測試裝置對電阻的測試為接觸式測試，避免了傳統(tǒng)四探針電阻測試方法中用銀漿粘接的方式，一方面，不會污染待測樣品，使待測樣品可以繼續(xù)使用或者進行二次測試；另一方面，避免了銀漿粘接造成的四探針位置不能準確控制，提高測量精度；同時，測量溫度不再受銀漿的氧化溫度限制，理論上測試溫度可以達到鉬絲的熔點1680 O。
[0026](2)本發(fā)明的四探針電阻測試裝置采用管筒夾，并在管筒夾咬合力的作用下實現(xiàn)測阻探針與樣品的緊密接觸，結(jié)構(gòu)巧妙且可靠；
[0027](3)本發(fā)明的四探針電阻測試裝置在樣品臺組件設置了測溫探頭，該測溫探頭可以最大限度的靠近樣品待測試樣，可以準確測量待測樣式的實時溫度；
[0028](4)本發(fā)明的電阻測試裝置將四探針電阻測試裝置密封于管式爐的剛玉管內(nèi)，實現(xiàn)了測量環(huán)境的密封，便于測量待測試樣在特定氣氛下的變溫電阻及定溫條件下隨氣氛種類、流量和濃度變化而變化的電阻；
[0029](5)本發(fā)明的電阻測試裝置配置有帶尾氣處理裝置，可以方便的測試待測試驗在有毒氣氛下的變溫電阻及定溫條件下隨待測試樣氣氛種類、流量和濃度變化而變化的電阻；
[0030](6)采用本發(fā)明的電阻測試裝置測量待測試樣電阻時，可以從電阻儀測得待測試樣在某種特定氣氛下的電阻一時間數(shù)據(jù)，從溫度儀上測得待測試樣在某種特定氣氛下的溫度一時間數(shù)據(jù)，進而得到在這種特定氣氛下待測試樣的電阻一溫度數(shù)據(jù)，即該特定氣氛下待測試樣的電阻隨溫度變化的屬性，這樣的標準化測試具有非常重要的實用意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明的四探針電阻測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明的四探針電阻測試裝置豎直陶瓷管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3為本發(fā)明的四探針電阻測試裝置測阻探針組件水平陶瓷管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖4為本發(fā)明的四探針電阻測試裝置管筒夾的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖5為本發(fā)明的四探針電阻測試裝置樣品臺組件水平陶瓷管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖6為本發(fā)明的電阻測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖7為本發(fā)明的電阻測試裝置密封連接管件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖8為本發(fā)明的電阻測試裝置排氣法蘭的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0039]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。[0040]如圖1所示，本實施例中的四探針電阻測試裝置包括管筒夾1、測阻探針組件2和樣品臺組件3，測阻探針組件2和樣品臺組件3通過管筒夾I活動連接在一起；
[0041]測阻探針組件2包括水平陶瓷管21、豎直陶瓷管22、緊固件23和鎳絲24，豎直陶瓷管22通過鎳絲24、緊固件23與水平陶瓷管21的一端固定相連，水平陶瓷管21的另一端與管筒夾I固定連接；如圖2所示，與標準四探針針尖距離一樣，豎直陶瓷管22內(nèi)部設置有四個孔心距優(yōu)選為1mm且位于同一條直線上的通孔，每個通孔內(nèi)均設置有測阻探針25，測阻探針25為一端打磨為針尖狀、另一端針尖折成直角的鉬銥絲，打磨成針尖狀的一端穿過豎直陶瓷管22上所設置的通孔且針尖露出管口 ；如圖3所示，水平陶瓷管21內(nèi)部設有四個大小相同的通孔，每個通孔內(nèi)均設置有一根鉬銥絲，每根鉬銥絲的一端與測阻探針25折成直角的一端固定相連，另一端露出水平陶瓷管管口且其上焊接有一段鎳絲或鉬絲26，方便與電阻儀連接；
[0042]樣品臺組件3包括水平陶瓷管31、樣品臺32、緊固件33和鎳絲34，樣品臺32設置在緊固件33上，緊固件33通過鎳絲34與水平陶瓷管31的一端固定相連，水平陶瓷管31的另一端與管筒夾I固定相連；
[0043]豎直陶瓷管22的中心與管 筒夾I中心的距離和樣品臺32的中心與管筒夾I中心的距離相等，在管筒夾I咬合力的作用下測阻探針25抵在樣品臺32的上表面上，當裝上待測試樣時，測阻探針25則僅僅抵在待測試樣的上表面上。
[0044]為了保證連接質(zhì)量和使用壽命，本實施例中測阻探針組件2的水平陶瓷管21內(nèi)設置的鉬銥絲與豎直陶瓷管22內(nèi)設置的鉬銥絲，即測阻探針25優(yōu)先選用弧焊的方式焊接在一起。
[0045]為了保證測阻探針組件2和樣品臺組件3的良好配合，提高測量結(jié)果的準確性，如圖4所示，本實施例中的管筒夾I包括彈簧11、固定在彈簧11兩側(cè)的夾持片12、固定在夾持片12上的鋼管13和設置于鋼管13上的螺釘14，鋼管13的內(nèi)徑大于測阻探針組件2及樣品臺組件3的水平陶瓷管21、31的外徑，測阻探針組件2及樣品臺組件3的水平陶瓷管21、31分別套入鋼管13內(nèi)并通過螺釘14實現(xiàn)位置的固定。
[0046]為了得到待測試樣電阻隨溫度的變化關(guān)系，并實現(xiàn)待測試樣實時溫度的準確測量，如圖5所示，本實施例中的樣品臺組件3的水平陶瓷管31內(nèi)設置有兩個通孔，兩個通孔內(nèi)分別設有鉬銠合金絲和鉬絲，所述鉬銠合金絲和鉬絲的一端通過弧焊焊接一起并形成一個圓球狀焊接點，該焊接點作為測溫探頭35，測溫探頭35靠近樣品臺的邊緣，鉬銠合金絲和鉬絲的另一端均露出樣品臺組件水平陶瓷管的管口且其上分別焊接有一段鎳絲或鉬絲36,方便與溫度計相連接。
[0047]一種基于本實施例中的四探針電阻測試裝置的電阻測試裝置，如圖6所示，包括四探針電阻測試裝置^、電阻儀2'、溫度儀3'、管式爐4'、氣瓶5'、抽氣機6'、進氣法蘭7'和排氣法蘭8'，其中，四探針電阻測試裝置I ^密封于管式爐4'的剛玉管41'中且樣品臺32正好位于剛玉管41 '的中心，即熱源的中心處，剛玉管41 '的一端通過進氣法蘭7'與氣瓶5'固定連接，另一端通過排氣法蘭8'與抽氣機6'固定相連，焊接在四探針電阻測試裝置I ’測阻探針組件2水平陶瓷管21內(nèi)鉬銥絲上的鎳絲或鉬絲26穿過排氣法蘭8丨上的通孔(排氣法蘭8丨結(jié)構(gòu)如圖8所示)將測阻探針25與電阻儀2丨相連，焊接在四探針電阻測試裝置^樣品臺組件3水平陶瓷管31內(nèi)鉬銠合金絲和鉬絲上的鎳絲或鉬絲36穿過排氣法蘭8 '上的通孔將測溫探頭35與溫度儀3 '相連。
[0048]采用上述電阻測試裝置測量待測試樣電阻時，可以從電阻儀2 '測得待測試樣在某種特定氣氛下的電阻一時間數(shù)據(jù)，從溫度儀3 '上測得待測試樣在某種特定氣氛下的溫度一時間數(shù)據(jù)，進而得到在這種特定氣氛下待測試樣的電阻一溫度數(shù)據(jù)，即該特定氣氛下待測試樣的電阻隨溫度變化的屬性，該屬性是待測試樣的物理屬性，可以被用在該待測試樣的其他應用場合。這樣的標準化測試具有非常重要的實用意義。
[0049]上述電阻測試裝置可以測試某種特定氣氛下，如氧氣、氮氣、二氧化碳等，待測試樣的變溫電阻，如上上述；此外，該電阻測試裝置還可以測試定溫條件下，待測試樣的電阻隨氣氛種類、流量和濃度變化而變化的關(guān)系，也可以從測得的變化關(guān)系，由氣氛種類推斷待測試樣的種類、由待測試樣的種類判斷氣氛的種類，為氣敏傳感器的研究提供了一種可靠而適用研究手段。
[0050]為了便于測量有毒氣體氣氛下的待測試樣，上述電阻測試裝置的抽氣機6丨為設置有尾氣處理裝置的抽氣機。
[0051]測量特定氣氛下待測試樣的電阻，尤其是有毒氣氛的情況下，防止氣體泄漏顯得異常重要，因此，上述四探針電阻測試裝置^被密封在管式爐4'的剛玉管41'內(nèi)，密封的方式有多種，這里給出一種比較結(jié)構(gòu)簡單、方便實用的密封方式，具體如下:四探針電阻測試裝置I ’的測阻探針組件2及樣品臺組件3的水平陶瓷管21、31的一端均設有密封連接管件27、37，密封連接管件27、37與水平陶瓷管21、31連接的一端為空心圓筒271、371，另一端為螺栓272、372及與螺栓272、372配合的螺母273、373，如圖7所示；螺栓272、372穿過排氣法蘭8丨上設置的通孔并通過螺母273、373實現(xiàn)密封連接管件27、37與排氣法蘭8'密封連接，排氣法蘭8'的結(jié)構(gòu)如圖8所示；密封連接管件27的內(nèi)部設有四個與測阻探針組件2水平陶瓷管21內(nèi)所設通孔位置一致，大小相等的通孔，焊接在水平陶瓷管21內(nèi)鉬銥絲上的鎳絲或鉬絲26穿過所述通孔，進而與電阻儀21丨相連；密封連接管件37的內(nèi)部設有兩個與樣品臺組件3水平陶瓷管31內(nèi)所設通孔位置一致、大小相等的通孔，焊接在水平陶瓷管31內(nèi)鉬銠合金絲及鉬絲上的鎳絲或鉬絲36穿過所述通孔與溫度儀3 ’相連。
[0052] 聚四氟乙烯是一種公認的耐高溫、柔韌性好、具有良好密閉性，且易于加工的材料，因此，本實施例中的密封連接管件27、37的材質(zhì)均優(yōu)選為聚四氟乙烯，為了進一步提高電阻測試裝置的耐高溫性，密封連接管件27、37的材質(zhì)也可以選用聚酰亞胺。
[0053]本領域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應被理解為本發(fā)明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種四探針電阻測試裝置，其特征在于:包括管筒夾、測阻探針組件和樣品臺組件，測阻探針組件和樣品臺組件通過管筒夾活動連接在一起； 測阻探針組件包括水平陶瓷管、豎直陶瓷管、緊固件和鎳絲，豎直陶瓷管通過鎳絲、緊固件與水平陶瓷管的一端固定相連，水平陶瓷管的另一端與管筒夾固定連接；所述豎直陶瓷管內(nèi)部設置有四個位于同一條直線上的通孔，每個通孔內(nèi)均設置有一根測阻探針，測阻探針為一端打磨為針尖狀、另一端折成直角的鉬銥絲，打磨成針尖狀的一端穿過豎直陶瓷管上所設置的通孔且針尖露出豎直陶瓷管管口 ；所述水平陶瓷管內(nèi)部設有四個大小相同的通孔，每個通孔內(nèi)均設置于一根鉬銥絲，每根鉬銥絲的一端與測阻探針折成直角的一端固定相連，另一端露出水平陶瓷管管口； 樣品臺組件包括水平陶瓷管、樣品臺、緊固件和鎳絲，所述樣品臺設置在緊固件上，緊固件通過鎳絲與水平陶瓷管的一端固定相連，水平陶瓷管的另一端與管筒夾固定相連； 所述豎直陶瓷管的中心與管筒夾中心的距離和樣品臺中心與管筒夾中心的距離相等，在管筒夾咬合力的作用下測阻探針抵在樣品臺的上表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四探針電阻測試裝置，其特征在于:所述測阻探針組件豎直陶瓷管內(nèi)部所設置的四個孔的孔心距為1mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四探針電阻測試裝置，其特征在于:所述測阻探針組件水平陶瓷管內(nèi)設置的鉬銥絲與豎直陶瓷管內(nèi)設置的測阻探針通過弧焊焊接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四探針電阻測試裝置，其特征在于:所述露出測阻探針組件水平陶瓷管管口的鉬銥絲上均焊接有一段鎳絲或鉬絲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四探針電阻測試裝置，其特征在于:所述管筒夾包括彈簧、固定在彈簧兩側(cè)的夾持片、固定在夾持片上的鋼管和設置于鋼管上的螺釘，所述鋼管的內(nèi)徑大于測阻探針組件及樣品臺組件的水平陶瓷管的外徑，測阻探針組件及樣品臺組件的水平陶瓷管套入所述鋼管內(nèi)并通過螺釘實現(xiàn)位置的固定。
【文檔編號】G01R27/02GK103675456SQ201310534183
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】洪敦華 申請人:成都金采科技有限公司, 洪敦華