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专利号: 2022100638816
申请人: 河北建筑工程学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种材料气敏特性或光敏特性的测试装置包括:测试腔、加热器、万用表、计算机、稳压电源、光源控制器、抽气泵、温控仪,其特征在于:测试腔包括大柱壁、小柱壁、前铜柱、气塞、传感电缆、橡胶环、绝缘胶、左气管、螺钉、铜带、传感器支撑管、温湿度传感器、右气管、封底、待测样品、导电银胶、后铜柱、右气孔、左气孔、前电极插孔、后电极插孔、腔盖、光源电缆、灯泡、灯口、密封圈、安装孔、前螺纹孔和后螺纹孔,其中测试腔的主体设置为倒立的“凸”字形空腔,测试腔为阶梯圆柱空腔结构,测试腔底部设置有封底,测试腔顶部设置为敞口结构,测试腔的侧壁分为大柱壁和小柱壁,测试腔的主体除上部敞口处之外其余部分均设置为密封结构;大柱壁的左上部设置有贯通的左气孔,左气孔与大柱壁之间通过橡胶环连接,大柱壁的右上部设置有贯通的右气孔,右气孔与大柱壁之间通过橡胶环连接;大柱壁的左下部设置有贯通的通孔,左气管的左端自内向外插入大柱壁左下部的通孔内,左气管的左端与大柱壁之间通过橡胶环密封连接,左气管设置为“L”形,左气管的另一端伸入到测试腔的底部左侧;大柱壁的右下部设置有贯通的通孔,右气管的右端自内向外插入大柱壁右下部的通孔内,右气管的右端与大柱壁之间通过橡胶环密封连接,右气管设置为“L”形,右气管的另一端伸入到测试腔的底部右侧;所有橡胶环与大柱壁均为密封粘接,橡胶环共计设置有4个,4个气塞分别自外向内插入4个橡胶环的内孔并与橡胶环的内孔密封连接;

大柱壁前侧下部设置有贯通孔,前铜柱通过绝缘胶粘接在大柱壁前下部的贯通孔内,前铜柱贯穿大柱壁内外并呈水平放置姿态,前铜柱的外端加工有水平的前电极插孔,前电极插孔为圆柱盲孔,前电极插孔的直径与万用表正极表笔的直径相匹配,前铜柱的内端设置为半圆柱结构且半圆柱的平面朝上,前铜柱的内端设置有垂直且贯通的前螺纹孔;大柱壁后侧下部设置有贯通孔,后铜柱通过绝缘胶粘接在大柱壁后下部的贯通孔内,后铜柱贯穿大柱壁内外并呈水平放置姿态,后铜柱的外端加工有水平的后电极插孔,后电极插孔为圆柱盲孔,后电极插孔的直径与万用表负极表笔的直径相匹配,后铜柱的内端设置为半圆柱结构且半圆柱的平面朝上,后铜柱的内端设置有垂直且贯通的后螺纹孔;

铜带设置为“Z”形,铜带的一端设置有贯通的安装孔,铜带另一端为粘接端,粘接端与待测样品通过导电银胶固定粘接在一起,待测样品设置为矩形块,铜带共设有2根,待测样品两端通过导电银胶各粘接1根铜带,2根铜带与待测样品共同形成倒“几”字形结构,2根铜带之间仅通过待测样品实现电连通,待测样品位于2根铜带末端的上部,2个螺钉分别穿过2根铜带上的安装孔后拧紧在前螺纹孔和后螺纹孔内并将2根铜带分别固定在前铜柱和后铜柱上,2根铜带分别与前铜柱和后铜柱电连接并使待测样品向下延伸至小柱壁围成的空腔内;

大柱壁的右后方设置有过孔,传感器支撑管的一端贯穿过孔并与大柱壁之间通过绝缘胶密封粘接,传感器支撑管设置为“L”形,传感器支撑管的另一端粘接固定温湿度传感器并延伸至测试腔下部,温湿度传感器位于待测样品附近且不接触待测样品,温湿度传感器与传感电缆电连接,传感电缆经由传感器支撑管的内部伸出测试腔,传感电缆与传感器支撑管的内壁之间通过密封胶密封;

测试腔的上部安装有腔盖,腔盖设计为倒“凸”字形结构,腔盖主体结构为阶梯状圆柱结构,腔盖的下部设计为凸缘结构,凸缘为圆柱结构,凸缘的外径与大柱壁围成的圆柱腔内径尺寸相匹配,凸缘的外圈安装有密封圈,腔盖的底部中央位置粘接有灯口,灯泡安装在灯口内,光源电缆与灯口电连接,腔盖中心位置设置有过孔,光源电缆经由过孔伸出测试腔,光源电缆与过孔之间通过密封胶密封连接,腔盖安装在测试腔上部的敞口上且通过密封圈密封接缝;

进一步的,加热器包括加热主体、温控电缆、保温棉、加热腔和加热开关,其中加热主体位于最下部,起支撑作用,加热开关位于加热主体的中下部,加热腔设计为圆柱形空腔,加热腔的侧壁分布有加热丝,加热腔的底部也分布有加热丝,加热腔的内径尺寸与小柱壁围成的圆柱外径尺寸相匹配,加热腔的高度尺寸与小柱壁围成的圆柱高度尺寸相匹配,保温棉设计为圆环形,保温棉位于加热主体的上部且围绕在加热腔的外围,温控电缆与加热主体电连接;

进一步的,测试腔放置在加热器上方,使小柱壁围成的圆柱插入加热腔,封底与加热主体的上表面接触,温控电缆与温控仪电连接,万用表的正极插入前电极插孔并与前铜柱实现电连接,万用表的负极插入后电极插孔并与后铜柱实现电连接,万用表的信号输出电缆与计算机连接,传感电缆的中的供电线与稳压电源电连接获取供电,传感电缆的中的信号输出线与计算机电连接以输出信号,光源电缆与光源控制器电连接,抽气泵通过气管与测试腔密封连接,连接时取下相应的气塞并将气管插入相应橡胶环的内孔。

2.根据权利要求1所述的一种材料气敏特性或光敏特性的测试装置,其特征在于:所述测试腔主体为304不锈钢材质,所述腔盖为6061铝合金材质。

3.根据权利要求1所述的一种材料气敏特性或光敏特性的测试装置,其特征在于:所述万用表为Fluke台式数字万用表。

4.根据权利要求1所述的一种材料气敏特性或光敏特性的测试装置,其特征在于:所述光源控制器为LED光源控制器,所述灯泡为LED灯泡,所述灯泡为多个不同波长的灯泡,灯泡的波长分别为365nm、420nm、460nm、520nm、585nm、630nm或740nm。

5.根据权利要求1所述的一种材料气敏特性或光敏特性的测试装置,其特征在于:所述前电极插孔的直径为5mm,所述万用表正极表笔的直径5mm,所述后电极插孔的直径为5mm,所述万用表负极表笔的直径5mm。

6.根据权利要求1所述的一种材料气敏特性或光敏特性的测试装置,其特征在于:所述凸缘的外径为125mm,所述大柱壁围成圆柱腔的内径为130mm;所述密封圈的断面为半圆形,半圆的半径为3mm,所述密封圈为橡胶制品。

7.根据权利要求1所述的一种材料气敏特性或光敏特性的测试装置,其特征在于:所述加热腔的内径为66mm,所述加热腔的高度为80mm,所述小柱壁围成的圆柱外径为60mm,所述小柱壁围成的圆柱高度为82mm。

8.根据权利要求1所述的一种材料气敏特性或光敏特性的测试装置,其特征在于:所述铜带厚度为3mm。

9.一种材料气敏特性或光敏特性测试装置的使用方法,其特征值在于:包括如下步骤;

制作样件:首先将待测样品制成矩形块,并在待测样品上规划2个粘接点的位置,同步测量待测样品的长、宽、高以及2个粘接点之间最短距离;然后测量2个粘接点之间最短距离间的电阻值并记录为R1;再然后将2个粘接点分别与2条铜带的粘接端通过导电银胶进行粘接,保证导电银胶涂抹范围与规划的粘接点位置范围保持一致,并保证2条铜带之间的距离大于等于2个粘接点之间的距离,并使2根铜带之间仅通过待测样品连通,最后测量2个铜带之间的电阻值并记录为R2;R1和R2的数值可以通过多次测量求平均的方法降低误差;在保证粘接牢固的前提下,也可以直接将粘接点规划在待测样品相对的侧面上;

检验样件:计算t=|R1‑R2|÷R1,当t<5%认定粘接合格,否则粘接不合格,重新进行粘接后再次测量,直至粘接合格;

固定样件:将2条铜带分别与在测试腔内的前铜柱和后铜柱保持电导通并保持固定;

实验准备:盖好腔盖并完成设备的相关连接;然后,打开计算机和稳压电源,启动稳压电源及温湿度传感器并观察温湿度传感器传至计算机的数据;再然后,启动温控仪,设定好温控仪的加热温度后打开加热器的加热开关;继续观察计算机上温湿度传感器传回的测试腔内的温度,当测试腔内的温度恒定后与实验目标温度进行对比,如果测试腔内的温度高于实验预定的温度范围则下调温控仪的设定温度,如果测试腔内的温度低于实验预定的温度范围则上调温控仪的设定温度,然后继续观察,直至测试腔内的恒定温度符合实验目标温度范围;最后,启动万用表并将万用表的正极表笔插入前电极插孔且实现二者电导通,将万用表负极表笔插入后电极插孔且实现二者电导通,观察万用表测得的电阻示数,待示数稳定后进行记录,并将该电阻值作为初始电阻值;

光敏测试:在实验准备完成后进行光敏测试,打开腔盖安装灯泡以使激励光源的波长符合实验预定波长,盖好腔盖后继续观察计算机的温湿度数据,待温湿度数据稳定后,启动光源控制器并通过光源控制器点亮灯泡,观察并记录万用表电阻示数变化曲线,同步观察并记录计算机的温湿度数据变化曲线,待万用表电阻示数稳定后关闭灯泡,然后继续观察并记录万用表电阻示数变化曲线,同步观察并记录计算机的温湿度数据变化曲线,待万用表电阻示数恢复至初始电阻值时即完成本波长条件下测量;打开腔盖更换灯泡以变更激励光源的波长,盖好腔盖后继续观察计算机的温湿度数据,待温湿度数据稳定后,再次点亮灯泡,观察并记录万用表电阻示数变化曲线,同步观察并记录计算机的温湿度数据变化曲线,待万用表电阻示数稳定后关闭灯泡,然后继续观察并记录万用表电阻示数变化曲线,同步观察并记录计算机的温湿度数据变化曲线,待万用表电阻示数恢复至初始电阻值时即完成新波长条件下测量;重复以上更换灯泡并进行试验的操作,直至完成全部预定波长的光敏试验后关闭设备,拆除待测样品;

气敏测试:在实验准备完成后进行气敏测试,首先根据激励气体的情况选择进行气敏测试方案;当激励气体为易通过液体挥发形成的气体时,采用方案一进行测试;当激励气体为不易通过液体挥发形成的气体时,采用方案二或方案三进行测试;

方案一:打开腔盖,根据实验预设浓度,用注射器抽取适量的激励气体液态物后直接注射到测试腔底部后盖好腔盖,观察并记录计算机的温湿度数据变化曲线,同步观察并记录万用表电阻示数变化曲线,待万用表电阻示数稳定后,立即进行冲洗步骤;

方案二:打开左气管、右气管和右气孔外侧的气塞,将装有高压激励气体的高压气瓶与左气管外侧的橡胶环通过管路连通,再将装有高压空气的高压气瓶与右气管外侧的橡胶环通过管路连通,然后同时打开激励气体的高压气瓶和高压空气的高压气瓶,让激励气体和空气同时进入测试腔,并将测试腔内原有空气经由右气孔排出,通过控制2个高压气瓶的输出流量控制测试腔内的气体比例;打开高压气瓶的同时开始观察并记录计算机的温湿度数据变化曲线,同步开始观察并记录万用表电阻示数变化曲线,待万用表电阻示数稳定后,关闭激励气体的高压气瓶,待万用表电阻示数恢复到初始电阻值,关闭高压空气的高压气瓶,立即进行冲洗步骤;如果在测试过程中发现测试腔内温度始终低于实验目标温度,可以对激励气体和高压空气进行预热;

冲洗步骤:打开右气孔外侧的气塞,将抽气泵的抽气口与右气孔外侧的橡胶环通过管路连通,再打开左气管外侧的气塞,同时将左气孔和右气管外侧的气塞塞好,然后启动抽气泵,将测试腔内的气体抽出测试腔,抽气过程中观察并记录计算机的温湿度数据变化曲线,同步观察并记录万用表电阻示数变化曲线,待万用表电阻示数稳定且与初始电阻值相等时,冲洗过程完成,停止记录;最后关闭设备并拆除待测样品,结束测试;如果抽气过程中测试腔内的温度始终低于实验目标温度范围,可以将预热后的高压空气通过左气管输入测试腔,以弥补温度流失;

光敏和气敏混合测试:预先安装好所需波长的灯泡,在开展上述气敏测试时,在往测试腔内加注激励气体的同时打开光源控制器并点亮灯泡,观察计算机的温湿度数据变化曲线,同步观察并记录万用表电阻示数变化曲线,后续步骤按照气敏测试步骤进行即可,待万用表电阻示数等于初始电阻值停止记录并关闭光源控制器,最后进行冲洗步骤。