一種同步測量小尺寸導電復合材料的應(yīng)變及電阻的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種材料力學及電學性能的測量裝置，尤其是涉及一種同步測量 小尺寸導電復合材料的應(yīng)變及電阻的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近幾十年來，導電高聚物的壓阻效應(yīng)已成為研究熱點，而導電高聚物的導電性主 要源于導電填料所構(gòu)成的導電網(wǎng)絡(luò)，在外加壓力的作用下，高聚物基體的變形會導致導電 粒子的間距改變，使得導電復合材料的電阻發(fā)生相應(yīng)改變，呈現(xiàn)應(yīng)變-電阻耦合現(xiàn)象。
[0003] 為分析導電復合材料的應(yīng)變和導電性的相關(guān)機理，需同步測量導電復合材料的應(yīng) 變和電阻。目前，常見的導電復合材料的應(yīng)變測量裝置采用引伸計實現(xiàn)應(yīng)變測量，但存在以 下問題：1)僅適用于大尺寸導電復合材料，無法用于測量厚度為毫米級的小尺寸導電復合 材料的應(yīng)變，這是因為：小尺寸導電復合材料的厚度太小，無法用引伸計來夾持小尺寸導電 復合材料；2)只能測量應(yīng)變，而無法同時測量電阻；3)用引伸計夾持大尺寸導電復合材料 時需添加絕緣墊片，然而在應(yīng)變測量過程中無法避免絕緣墊片的變形帶來的影響。因此，有 必要研究一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，且能夠同時測量小尺寸導電復合材料的應(yīng)變及電阻的 裝直。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，且能夠同步測 量小尺寸導電復合材料的應(yīng)變及電阻的裝置。
[0005] 本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種同步測量小尺寸導電復 合材料的應(yīng)變及電阻的裝置，包括用于測量小尺寸導電復合材料發(fā)生形變時的應(yīng)變值的引 伸計，其特征在于還包括對稱布置于小尺寸導電復合材料的上、下兩端的兩個陶瓷壓頭、貼 設(shè)于每個所述的陶瓷壓頭朝向小尺寸導電復合材料的表面上且用于與小尺寸導電復合材 料充分接觸的銅箔、設(shè)置于每個所述的陶瓷壓頭背向小尺寸導電復合材料的表面上的剛性 壓頭、用于測量小尺寸導電復合材料發(fā)生形變時的電阻值的電阻測量電路，所述的引伸計 夾持兩個所述的陶瓷壓頭，所述的陶瓷壓頭的彈性模量大于或等于小尺寸導電復合材料的 彈性模量的50倍，兩個所述的銅箔分別與所述的電阻測量電路連接。
[0006] 所述的電阻測量電路由直流穩(wěn)壓電源、可調(diào)電阻及用于獲取所述的可調(diào)電阻兩端 之間的電壓的動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測試分析系統(tǒng)組成，所述的動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測試分析系統(tǒng)的輸入 端和輸出端與所述的可調(diào)電阻的兩端對應(yīng)連接，其中一個公共連接端直接與第一片所述的 銅箔連接，另一個公共連接端通過所述的直流穩(wěn)壓電源與第二片所述的銅箔連接；通過動 態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測試分析系統(tǒng)測得可調(diào)電阻兩端之間的電壓值，然后根據(jù)直流穩(wěn)壓電源的電壓 值、可調(diào)電阻兩端之間的電壓值及可調(diào)電阻的電阻值，可以得到小尺寸導電復合材料的電 阻值，該電阻測量電路不僅電路結(jié)構(gòu)簡單，而且由于采用了動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測試分析系統(tǒng)，因 此能夠進一步提高得到的小尺寸導電復合材料的電阻值的準確性。
[0007] 第一片所述的銅箔上引出有一根第一導線，第二片所述的銅箔上引出有一根第二 導線，所述的動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測試分析系統(tǒng)的輸入端與所述的可調(diào)電阻的一端連接，且公共 連接端通過所述的第一導線與第一片所述的銅箔連接，所述的動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測試分析系統(tǒng) 的輸出端與所述的可調(diào)電阻的另一端連接，且公共連接端與所述的直流穩(wěn)壓電源的正極連 接，所述的直流穩(wěn)壓電源的負極通過所述的第二導線與第二片所述的銅箔連接。
[0008] 第一片所述的銅箔上引出有一根第一導線，第二片所述的銅箔上引出有一根第二 導線，所述的動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測試分析系統(tǒng)的輸出端與所述的可調(diào)電阻的一端連接，且公共 連接端通過所述的第一導線與第一片所述的銅箔連接，所述的動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測試分析系統(tǒng) 的輸入端與所述的可調(diào)電阻的另一端連接，且公共連接端與所述的直流穩(wěn)壓電源的正極連 接，所述的直流穩(wěn)壓電源的負極通過所述的第二導線與第二片所述的銅箔連接。
[0009] 所述的直流穩(wěn)壓電源的電壓范圍為0?30伏。
[0010] 所述的可調(diào)電阻的調(diào)節(jié)范圍為0. 1?1000兆歐姆。
[0011] 所述的可調(diào)電阻工作時的電阻值為小尺寸導電復合材料初始的電阻值的一半左 右，在此將可調(diào)電阻工作時的電阻值調(diào)節(jié)為小尺寸導電復合材料初始的電阻值的一半，為 準確測得小尺寸導電復合材料發(fā)生形變后的電阻值提供了進一步保障。
[0012] 所述的陶瓷壓頭采用的陶瓷材料為氧化鋁陶瓷，氧化鋁陶瓷是一種高硬度的絕緣 材料，其彈性模量為360GPa，相比目前的高聚物基復合材料的彈性模量大兩個數(shù)量級。
[0013] 小尺寸導電復合材料的上、下兩端的端面上分別均勻涂抹有導電銀膠，可有效增 強小尺寸導電復合材料與兩片銅箔之間的導電性能，從而可以提高測得的小尺寸導電復合 材料發(fā)生形變后的電阻值的準確性。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于：
[0015] 1)通過對稱布置兩個陶瓷壓頭，并在每個陶瓷壓頭的內(nèi)側(cè)表面上貼設(shè)銅箔，且使 銅箔與小尺寸導電復合材料充分接觸，而引伸計直接夾持兩個陶瓷壓頭，這樣利用引伸計 就能測得小尺寸導電復合材料發(fā)生形變后的應(yīng)變值；通過在兩片銅箔上連接一個電阻測量 電路，就能同步測得小尺寸導電復合材料發(fā)生形變后的電阻值；此外，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，且 使用方便。
[0016] 2)由于小尺寸導電復合材料為高聚物基復合材料，其彈性模量相比陶瓷壓頭的彈 性模量小50倍，因此在載荷作用力下，可以忽略陶瓷壓頭的應(yīng)變，所有的應(yīng)變均為小尺寸 導電復合材料的應(yīng)變。
[0017] 3)引伸計夾持的是兩個陶瓷壓頭，因此適用于小尺寸導電復合材料的應(yīng)變測量， 并且由于陶瓷壓頭絕緣且硬度高，因此引伸計夾持兩個陶瓷壓頭時無需另外添置絕緣墊 片，且陶瓷壓頭在應(yīng)變測量過程中也不會發(fā)生變形，不會對小尺寸導電復合材料的應(yīng)變測 量帶來影響。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本實用新型的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0020] 本實用新型提出的一種同步測量小尺寸導電復合材料的應(yīng)變及電阻的裝置，如圖 所示，其包括用于測量小尺寸導電復合材料7發(fā)生形變時的應(yīng)變值的引伸計8、對稱布置于 小尺寸導電復合材料7的上、下兩端的兩個陶瓷壓頭4、貼設(shè)于每個陶瓷壓頭4朝向小尺寸 導電復合材料7的表面上且用于與小尺寸導電復合材料7充分接觸的銅箔5、設(shè)置于每個陶 瓷壓頭4背向小尺寸導電復合材料7的表面上的剛性壓頭6、用于測量小尺寸導電復合材 料7發(fā)生形變時的電阻值的電阻測量電路，引伸計8夾持兩個陶瓷壓頭4,陶瓷壓頭4的彈 性模量大于或等于小尺寸導電復合材料7的彈性模量的50倍，兩片銅箔5與小尺寸導電復 合材料7充分接觸可通過在工作前在兩個剛性壓頭6上分別施加10N的預應(yīng)力來實現(xiàn)，電 阻測量電路由直流穩(wěn)壓電源1、可調(diào)電阻3及用于獲取可調(diào)電阻3兩端之間的電壓的動態(tài)應(yīng) 力應(yīng)變測試分析系統(tǒng)2組成