一种不同压力、温度下流体电性能的测试装置及方法

1.本发明涉及材料测试技术领域，特别是涉及一种不同压力、温度下流体电性能的测试装置及方法。


背景技术：

2.雷达是现代战争中的“千里眼”，移相器是雷达的核心部件。随着现代战争日益向着数字化、自适应化、智能化和多功能化的方向发展，研制出一种集铁氧体和铁电移相器的优点于一身的新型移相器迫在眉睫。利用多铁性材料的磁电耦合效应有望制作出性能优异的新型磁电移相器。实现该技术的前提和基础是室温下具有强磁电耦合效应的材料。核壳结构磁电复合材料因核壳界面占比大而更易实现强耦合，但其磁/极化方向难以改变，制约了磁电耦合效应的增强。本团队独辟蹊径，利用液体中磁/电偶极子在外场下可转动进而改变其磁/极化方向这一特点，将核壳结构磁电复合微粒分散于液体中构建多铁性液体，通过电/磁场作用改变微粒磁/极化方向以增强磁电耦合。
3.所谓的多铁性液体(或者叫多铁性流体)(multiferroic fluids，multiferroic liquid)，并非是指严格意义上的“液态”multiferroic性材料，而是指由粒径在10nm左右的具有多铁性的微粒均匀分散在基液中(fluid carrier)，通过吸附离子(电荷排斥力)或在表面带上长链分子(位力)达到抗团聚而形成的稳定的胶体体系。纳米微粒通常是指具有多铁性的纳米微粒或纳米线，基液通常是水、有机液体或者有机水溶液。
4.相对于固态的多铁材料而言，多铁液体具有如下特点：1、多铁材料具有可流动性，其形态是无定形的；2、多铁性微粒由于同时具有铁电性和磁性，因此在电场或磁场作用下，具有多铁性的微粒能够发生转动，而且由于在液体中，所以其矫顽场会比较小，由于布朗运动，在电场或磁场下的转向更容易。3、在电场或磁场作用下，固态多铁材料中电畴的取向只能沿着接近于电场方向的某些取向，并不一定沿着电场方向，而对于铁电性液体而言，由于铁电微粒可以在液体中自由转动，因此其电畴的取向可以完全沿着电场方向。
5.虽然多铁性液体同时具有铁电性、磁性和流动性，因此也许会具有许多独特的电学、磁学、流体力学、光学和声学特性，但是由于多铁性液体同时具有固体多铁性材料的磁电性能、又具有液体的流动性。因此，测量多铁性液体的性能不但需要测量电学性能，还需要测量磁学性能，同时，还需要考虑到液体的流动性。因此，不能照搬普通固体材料的测量装置。虽然我们之前发明了一种测试多铁性液体性能的装置，然而之前的装置无法不同压力、温度下测试它的电性能以及磁电耦合效应。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种不同压力、温度下流体电性能的测试装置及方法，可以改变电极距离，可在不同压力、温度下测试多铁性液体材料的电性能。
7.本发明的目的是这样实现的：
8.一种不同压力、温度下流体电性能的测试装置，其特征在于：
9.包括呈筒状的绝缘壳体，所述绝缘壳体的内腔下部配合有呈凸形的绝缘底座，所述绝缘底座的上段套有橡胶密封套，所述橡胶密封套与绝缘底座、外壳贴合形成密封，所述绝缘底座沿轴向设有内孔，所述绝缘底座上方依次密封连接有加热台、下电极板，所述加热台、下电极板的导线从绝缘底座的内孔引出；
10.所述绝缘壳体的侧部设有测试密封连接座、密封塞，所述测试密封连接座用于连接压强测试装置，测试外壳内流体的压强、温度；所述密封塞用于加入/放出流体；
11.所述绝缘壳体的内腔上部设有呈倒凸形的绝缘上盖，所述绝缘上盖的小径段上从上到下依次套有大径橡胶套、小径橡胶套，所述大径橡胶套与外壳贴合形成密封，所述绝缘上盖的小径段端部密封固定上电极板，所述绝缘上盖沿轴向设有内孔，上电极板的导线从绝缘上盖的内孔引出。
12.优选地，所述加热台上设有导线过孔，供电极板的导线通过。
13.优选地，所述壳体包括不锈钢套外壳、绝缘聚四氟乙烯内衬。
14.优选地，所述测试密封连接座包括呈凸形的绝缘材料制作的连接底座，所述连接底座的小径段套有绝缘材料制作的连接密封套，所述连接密封套与外壳侧部的安装孔壁贴合形成密封，所述连接底座沿轴向设有内孔，所述连接底座内侧端密封连接有压力测试装置、温度测试装置，所述压力测试装置、温度测试装置的导线从连接底座的内孔引出。
15.优选地，所述密封塞为具有绝缘硬质芯材的橡胶密封塞。
16.优选地，所述绝缘上盖上刻有标尺，用于表征上电极板、下电极板之间的距离。
17.一种不同压力、温度下流体电性能的测试方法，包括一种不同压力、温度下流体电性能的测试装置，
18.根据需要设置加热台温度，将上电极板、下电极板连接电源，形成电容器结构，根据需要，配合密封塞，通过移动绝缘上盖调节上电极板、下电极板之间的距离，通过绝缘上盖对流体施加压力，将上电极板、下电极板连接测试装置，进而测试流体的电性能。
19.由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
20.可在多场(压力、温度)下测试多铁性液体材料的电性能以及磁电耦合效应。此装置还可以用于测试多物理场下其它液体(溶液、磁性液体、电流变液等)以及气体、固体(比如陶瓷)的性能，适用范围很广，尤其在多铁性液体材料测试方面得到推广和应用。
21.结构简单，方便组合、拆卸。
附图说明
22.图1为绝缘底座的结构示意图；
23.图2为绝缘底座的装配示意图；
24.图3为测试密封连接座的装配示意图；
25.图4为密封塞的装配示意图；
26.图5为绝缘上盖的装配示意图；
27.图6为本发明的装配示意图；
28.图7为本发明的结构示意图。
29.附图标记
30.附图中，1为绝缘壳体，2为绝缘底座，3为橡胶密封套，4为加热台，5为下电极板，6为压力测试装置、温度测试装置，7为密封塞，8为大径橡胶套，9为小径橡胶套，10为上电极板，11为连接底座，12为连接密封套，13为。
具体实施方式
31.参见图1-图7，一种不同压力、温度下流体电性能的测试装置，包括呈筒状的绝缘壳体，所述绝缘壳体的内腔下部配合有呈凸形的绝缘底座，所述绝缘底座的上段套有橡胶密封套，所述橡胶密封套与绝缘底座、外壳贴合形成密封，所述绝缘底座沿轴向设有内孔，所述绝缘底座上方依次密封连接有加热台、下电极板，所述加热台、下电极板的导线从绝缘底座的内孔引出。所述加热台上设有导线过孔，供电极板的导线通过。所述绝缘壳体包括不锈钢套外壳、绝缘聚四氟乙烯内衬。
32.所述绝缘壳体的侧部设有测试密封连接座、密封塞，测试密封连接座用于连接压强测试装置、温度测试装置，测试外壳内流体的压强、温度；所述密封塞用于加入/放出流体。
33.所述绝缘壳体的内腔上部设有呈倒凸形的绝缘上盖，所述绝缘上盖的小径段上从上到下依次套有大径橡胶套、小径橡胶套，所述大径橡胶套与外壳贴合形成密封，所述绝缘上盖的小径段穿过小径橡胶套的下端密封固定上电极板，所述绝缘上盖沿轴向设有内孔，上电极板的导线从内孔引出。所述绝缘上盖上刻有标尺，用于表征液体中上下电极的距离。
34.所述测试密封连接座包括呈凸形的绝缘材料的连接底座，所述连接底座的小径段套有绝缘材料的连接密封套，所述连接密封套与外壳侧部的安装孔壁贴合形成密封，所述连接底座沿轴向设有内孔，所述连接底座内侧端密封连接有压力测试装置、温度测试装置，所述压力测试装置、温度测试装置的导线从连接底座的内孔引出。所述密封塞为具有绝缘硬质芯材的橡胶密封塞。不移动的密封连接处可通过粘接、螺纹等方式固定，防止脱出。
35.一种不同压力、温度下流体电性能的测试方法，包括一种不同压力、温度下流体电性能的测试装置，根据需要设置加热台温度，将上电极板、下电极板通过导线连接电源，形成电容器产生电场，根据需要，配合密封塞，通过移动绝缘上盖调节上电极板、下电极板之间的距离，通过绝缘上盖对流体施加压力，将上电极板、下电极板通过导线连接测试仪器，测试流体的电性能。
36.制作方法：
37.图7为一种可以测量不同压力、不同温度下液体或气体电性能的装置，且上下电极的距离可调。液体与上下电极之间构成了电容器结构，因此调控电极距离也就是改变电容器极板间的距离，相当于改变液体的厚度。距离不同，测量得到的电容就不同。所以研究不同厚度液体的性能具有一定的意义。
38.首先是制备图2所示部分，这部分带电极、可加热、密封、可承受压力。先按照图1的步骤，将绝缘圆柱与中心带孔的圆盘组装起来，制备出凸形绝缘底座。
39.然后，将图2中的凸形绝缘底座套上中空的橡胶套、中心空的加热台、电极板，按照图2中的步骤组装起来，就得到带电极、可加热、可承受压力、可密封的底座，如图2所示。
40.在图2所示的底座上，可以引出电极测试电性能，可以引入导线接电源以便给加热台加热。
41.接下来是制备图3所示装置中测试密封连接座。这部分可以接外部测试装置，用于测试液体的压强、温度。按照图3的步骤，将凸字形连接底座、连接密封套、压力测试装置、温度测试装置组装起来。
42.制备图4所示装置中右边的密封塞。这部分主要用来密封，以给液体施加不同的压力。然而，如果只想改变液体厚度(可通过改变上下电极的距离实现)而又能保持压力不变，最上面的盖子往下压的时候，势必会导致液体中的压强变化。所示，此时只需要将右侧的塞子打开，让装置内部多余的液体或气体流出来即可保持里面的压强与外部大气压力一致。这个密封装置很简单，按照图4的步骤，将凸字形绝缘底座、带孔的圆柱形橡胶、带凹槽的绝缘片装置组装起来。所述密封塞可采用阶梯结构与绝缘壳体配合，形成密封塞轴向定位，然后在密封塞、绝缘壳体的对应阶梯上设置过流孔，通过转动密封塞使密封塞、绝缘壳体上过流孔对准，进而放出或加入流体，使密封塞、绝缘壳体上过流孔错位，形成密封。
43.图5所示装置中顶部盖子的制作(制作过程不分先后)。这部分的盖子主要用于施加压力、密封、外接电路、检测液体厚度(带标尺，根据标尺可以表征液体中上下电极的距离)。按照图5的步骤，将绝缘空心的凸字形圆柱(绝缘上盖)、带孔的大圆柱型橡胶(大径橡胶套)、带孔的小圆柱形橡胶(小径橡胶套)、带凹槽的导电圆板(上电极板)组合起来，就得到盖子，如图5所示。将盖子中的导电圆片通过空心的塞子用导线与外部测试仪器连起来，就可以测试电性能。盖子上刻上标尺，可以表征液体中上下电极的距离。
44.最后将图2-图5中的几部分组装起来，就得到图7的结构。可用于测试不同压力、温度、液体厚度的电性能。
45.最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。