专利名称：一种导电复合材料阻－容－温度－压力的在线测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种导电复合材料阻-容-温度-压力的在线测量装置。
背景技术：
导电复合材料可以通过共混、掺杂、原位复合等手段将导电填料填充入绝缘基体而获得。由于基体和填料对外部刺激的反应程度不同，温度、机械外力、有机溶剂、电场、超声场等许多外场的存在都可能使导电复合材料的电阻发生敏感变化。利用材料电阻的敏感响应，可以制备出各种重要的传感器、自监测和自修复材料、自恢复保险丝和自限温加热带以及其它智能元件。因此，各种导电复合材料已经在学术和工程应用上受到了广泛关注。
机械外力对复合材料电阻率的影响，通常包括拉伸、压缩、剪切和扭摆等情况，对压缩则可进一步分出单轴压缩、三轴压缩、等静压缩等不同方式。研究表明，加压方式影响电阻响应的情况，所以除了最常见的无边界单轴压缩，还有必要考查等静压以及有边界单轴压缩(准等静压)等施压方式对导电行为的影响，从而揭示复合材料的导电机制并在此基础上开发高性能产品。更重要的是，基于等静压力的新型压力传感器有望用于地质勘探及地震检测等诸多领域，替代原有的高价产品。
另一方面，由于聚合物基导电复合材料对许多外场的存在都表现出敏感响应，所以当我们试图利用某一种敏感特征而生产出高稳定性、高灵敏度的智能产品时，必须努力消除其它外场对该响应的副作用。这就要求研究者们必须探索出一种可以综合考察外场对复合材料导电行为影响的实验手段或装置。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种导电复合材料阻-容-温度-压力的在线测量装置，以便于综合考察外场对复合材料导电行为的影响。
本实用新型的复合材料阻-容-温度-压力的在线测量装置，包括由壳体和活塞构成的密闭容腔，容腔内设置有电加热装置和等静压容器，电加热装置的加热缆引出壳体与温控仪相连，等静压容器固定在与壳体相连的支架上，在活塞与壳体内壁的接触面上设有密封件，活塞上设有进气阀门和排气阀门，壳体或活塞上固定有温度传感器、位移传感器、压力传感器和电阻测量导线，温度传感器、位移传感器和压力传感器的信号线引出壳体与计算机同步测量系统相连，电阻测量导线的一端置于等静压容器中，另一端引出壳体与数字万用表相连。
使用时将待测导电复合材料试样放入等静压容器中，在试样的正反面布置电极并与电阻测量导线相连，电极可以采用压入铜网、涂抹导电银浆、镀金、导电胶带粘贴等方式。在等静压容器中填充硅油、蓖麻油等液体介质后将其固定到密闭容腔中的支架上，向密闭容腔中填充具有一定预压力的硅油、蓖麻油、液体石蜡、空气、氮气等压力介质，通过密封滑子隔离等静压容器内外的介质，电阻测量导线穿过滑子和活塞并连接数字万用表，由万用表将试样的电阻值读入计算机。调整各传感器，使处于工作状态。由材料万能试验机对在线测量装置施压，程序控制活塞位移，从而改变密闭容腔内介质压力，等静压容器内外的压力差驱动毛细管中滑子自由滑动以保持内外介质压力相等。同时通过位移传感器记录滑子位置变化(即毛细管中液面高度改变)，并转换为介质体积变化，扣除空白实验结果求出试样的体积变化。用电加热缆对密闭容腔中介质进行底部加热，并由控温仪根据温度传感器反馈回来的信号自动调整加热速率，使得介质在程序控制下进行升降温。由压力传感器、温度传感器、位移传感器以及电阻测量导线将在线测量装置内的压力、温度、电阻甚至体积变化等电信号采集到计算机，用阻(R)-容(V)-温度(T)-压力(P)同步测量软件加以记录和分析。
本实用新型简易经济、结构紧凑，通过材料万能试验机的一维施压实现对试样的均匀的等静压缩，所用等静压装置能够在较宽范围内由程序控制加载及升温，并可实现恒温及恒压条件，用同一装置实现了对导电复合材料电阻率的温敏、气敏、湿敏、压敏等特性的考察，丰富了对导电复合材料外场依赖行为的研究内容。本实用新型采用内外两层等静压容器联用的双重等静压技术实现了对压力容器内微小体积变化的测量。通过调节密闭容腔内介质的预压力，毛细管内的液面高度改变可以适应很大范围内的温度和压力变化。
图1是导电复合材料阻-容-温度-压力的在线测量装置示意图；图中1为壳体、2为活塞、3为密封件、4为隔热套、5为压力传感器、6为底座、7为温控仪、8为电加热装置、9为支架、10为等静压容器、11为电阻测量导线、12为进气阀门、13为位移传感器、14为拉环、15为温度传感器、16为排气阀门、17为密封圈；图2是是等静压容器示意图。
具体实施方式
参照图1，导电复合材料阻-容-温度-压力的在线测量装置包括由壳体1和活塞2构成的密闭容腔，壳体1可以是整体结构，或者如图所示由底座6和无缝钢管螺纹联接组成，并在接触面上设置氟橡胶O型密封圈17。无缝钢管、底座、活塞所用材料均采用45#以上强度钢。容腔内设置有电加热装置8和等静压容器10，电加热装置8的加热缆引出壳体与温控仪7相连，等静压容器10固定在与壳体相连的支架9上。等静压容器是一个上部带毛细管19，下部为样品室的容器(如图2所示)，毛细管内设置密封滑子18，该密封滑子可用聚四氟乙烯等材料制成。毛细管和样品室由同种材料制成，通过磨口或螺纹20相连接。所说的样品室可以是金属容器，也可以是玻璃烧瓶或安瓿瓶。图例中，等静压容器是一个圆底烧瓶。在活塞2上设有进气阀门12和排气阀门16，用以方便地泵入或排空内部的气体或介质。在活塞2与壳体内壁的接触面上设密封件3，密封件3一般由嵌于活塞2周向槽中的聚四氟乙烯O型密封圈和支承环组成。在活塞杆上装有拉环14，方便装取活塞。由材料万能试验机控制活塞移动并改变密闭容腔内压力。图示具体实例中，在壳体外包有隔热套4防止散热过快，壳体底部固定压力传感器5，活塞上固定温度传感器15、位移传感器13和电阻测量导线11，温度传感器15、位移传感器13和压力传感器5的信号线引出壳体与计算机同步测量系统相连，电阻测量导线11穿过密封滑子，其一端置于等静压容器10中，用于与电极相连，另一端引出壳体与数字万用表相连。这里所用的压力传感器为高温压力传感器，所用温度传感器为耐压的铠装温度传感器，所用位移传感器为高精度反射式位移传感器，所用万用表为高采样频率的智能型数字万用表，所用电加热缆能在高压液体、气体介质中工作且其形状可任意弯曲，所说的计算机同步测量系统包括计算机、数据采集系统和相应的阻-容-温度-压力同步测量软件。
权利要求1.导电复合材料阻-容-温度-压力的在线测量装置，其特征在于包括由壳体(1)和活塞(2)构成的密闭容腔，容腔内设置有电加热装置(8)和等静压容器(10)，电加热装置(8)的加热缆引出壳体与温控仪(7)相连，等静压容器(10)固定在与壳体相连的支架(9)上，在活塞(2)与壳体内壁的接触面上设有密封件(3)，活塞(2)上设有进气阀门(12)和排气阀门(16)，壳体或活塞上固定有温度传感器(15)、位移传感器(13)、压力传感器(5)和电阻测量导线(11)，温度传感器(15)、位移传感器(13)和压力传感器(5)的信号线引出壳体与计算机同步测量系统相连，电阻测量导线(11)的一端置于等静压容器(10)中，另一端引出壳体与数字万用表相连。
2.根据权利要求1所述的导电复合材料阻-容-温度-压力的在线测量装置，其特征在于壳体(1)由底座(6)和无缝钢管螺纹联接组成，并在接触面上设有橡胶O型密封圈(17)。
3.根据权利要求1所述的导电复合材料阻-容-温度-压力的在线测量装置，其特征在于密封件(3)由嵌于活塞(2)周向槽中的O型密封圈和支承环组成。
4.根据权利要求1所述的导电复合材料阻-容-温度-压力的在线测量装置，其特征在于在活塞杆上装有拉环(14)。
5.根据权利要求1所述的导电复合材料阻-容-温度-压力的在线测量装置，其特征在于壳体外包有隔热套(4)。
6.根据权利要求1所述的导电复合材料阻-容-温度-压力的在线测量装置，其特征在于所说的等静压容器(10)是一个上部带毛细管(19)，下部为样品室的容器，毛细管内设置密封滑子(18)，电阻测量导线(11)穿过密封滑子。
7.根据权利要求6所述的导电复合材料阻-容-温度-压力的在线测量装置，其特征在于所说的毛细管(19)和样品室由同种材料制成，通过磨口或螺纹(20)相连接。
8.根据权利要求6所述的导电复合材料阻-容-温度-压力的在线测量装置，其特征在于所说的样品室是金属容器或是玻璃烧瓶或安瓿瓶。
专利摘要本实用新型公开的复合材料阻－容－温度－压力的在线测量装置，包括由壳体和活塞构成的密闭容腔，容腔内设置有电加热装置和等静压容器，电加热装置的加热缆引出壳体与温控仪相连，等静压容器固定在与壳体相连的支架上，在活塞与壳体内壁的接触面上设有密封件，活塞上设有进气阀门和排气阀门，壳体或活塞上固定有温度传感器、位移传感器、压力传感器和电阻测量导线，温度传感器、位移传感器和压力传感器的信号线引出壳体与计算机同步测量系统相连，电阻测量导线的一端置于等静压容器中，另一端引出壳体与数字万用表相连。本实用新型装置简易经济、结构紧凑，利用双重等静压技术，可以综合考察外场对导电复合材料电阻率的影响。
文档编号G01R29/22GK2842434SQ20052011629
公开日2006年11月29日 申请日期2005年11月9日 优先权日2005年11月9日
发明者郑强, 周剑锋, 宋义虎, 朱姝, 徐文武 申请人:浙江大学