一種同步測量小尺寸導電復合材料的應變及電阻的裝置的制造方法
【技術領域】
[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變及電阻的裝置。
【背景技術】
[0002] 近幾十年來，導電高聚物的壓阻效應已成為研究熱點，而導電高聚物的導電性主 要源于導電填料所構成的導電網絡，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生相應改變，呈現應變-電阻耦合現象。
[0003] 為分析導電復合材料的應變和導電性的相關機理，需同步測量導電復合材料的應 變和電阻。目前，常見的導電復合材料的應變測量裝置采用引伸計實現應變測量，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 必要研究一種結構簡單、使用方便，且能夠同時測量小尺寸導電復合材料的應變及電阻的 裝直。

【發明內容】

[0004] 本實用新型所要解決的技術問題是提供一種結構簡單、使用方便，且能夠同步測 量小尺寸導電復合材料的應變及電阻的裝置。
[0005] 本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種同步測量小尺寸導電復 合材料的應變及電阻的裝置，包括用于測量小尺寸導電復合材料發生形變時的應變值的引 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壓電源、可調電阻及用于獲取所述的可調電阻兩端 之間的電壓的動態應力應變測試分析系統組成，所述的動態應力應變測試分析系統的輸入 端和輸出端與所述的可調電阻的兩端對應連接，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壓電源與第二片所述的銅箔連接；通過動 態應力應變測試分析系統測得可調電阻兩端之間的電壓值，然后根據直流穩壓電源的電壓 值、可調電阻兩端之間的電壓值及可調電阻的電阻值，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構簡單，而且由于采用了動態應力應變測試分析系統，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，所述的動態應力應變測試分析系統的輸入端與所述的可調電阻的一端連接，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，所述的動態應力應變測試分析系統 的輸出端與所述的可調電阻的另一端連接，且公共連接端與所述的直流穩壓電源的正極連 接，所述的直流穩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，所述的動態應力應變測試分析系統的輸出端與所述的可調電阻的一端連接，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，所述的動態應力應變測試分析系統 的輸入端與所述的可調電阻的另一端連接，且公共連接端與所述的直流穩壓電源的正極連 接，所述的直流穩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] 所述的直流穩壓電源的電壓范圍為0?30伏。
[0010] 所述的可調電阻的調節范圍為0. 1?1000兆歐姆。
[0011] 所述的可調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，在此將可調電阻工作時的電阻值調節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 材料發生形變后的電阻值的準確性。
[0014] 與現有技術相比，本實用新型的優點在于：
[0015] 1)通過對稱布置兩個陶瓷壓頭，并在每個陶瓷壓頭的內側表面上貼設銅箔，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生形變后的應變值；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生形變后的電阻值；此外，該裝置結構簡單，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變，所有的應變均為小尺寸 導電復合材料的應變。
[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，且陶瓷壓頭在應變測量過程中也不會發生變形，不會對小尺寸導電復合材料的應變測 量帶來影響。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本實用新型的裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 以下結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發生形變時的應變值的引伸計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的預應力來實現，電 阻測量電路由直流穩壓電源1、可調電阻3及用于獲取可調電阻3兩端之間的電壓的動態應 力應變測試分析系統2組成