專利名稱：脆性材料斷裂帶電測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及脆性材料斷裂帶電測(cè)量領(lǐng)域，具體地，涉及一種在密封環(huán)境中測(cè)量脆性材料斷裂帶帶電量的測(cè)量?jī)x。
背景技術(shù)：
目前，在風(fēng)沙環(huán)境力學(xué)研究中，斷裂帶電被認(rèn)為是一種沙粒起電機(jī)理。然而，脆性材料斷裂后是否會(huì)產(chǎn)生電荷，主要影響因素是什么，帶電量的主要規(guī)律是什么，因沒(méi)有相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器對(duì)其進(jìn)行測(cè)量的制約了對(duì)斷裂帶電的研究。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種脆性材料斷裂帶電測(cè)量?jī)x，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量出脆性材料斷裂帶電的優(yōu)點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種脆性材料斷裂帶電測(cè)量?jī)x，包括密閉容器、小車、消電電極、落球裝置和可逆電動(dòng)機(jī)，在密閉容器內(nèi)設(shè)置有支架，在該支架的一角安裝有可逆電動(dòng)機(jī)，另三個(gè)角安裝有滑輪， 在該支架的上方設(shè)置兩根平滑的滑軌，所述小車設(shè)置在該滑軌上，并可在滑軌上左右滑動(dòng)， 所述消電電極設(shè)置在該滑軌的上方，所述小車的前端安裝有三角楔，在小車的兩端設(shè)置有牽引繩，所述落球裝置安裝在靠近三角楔的支架端上，所述落球裝置上安裝有金屬球，在該金屬球的落球位置處設(shè)置有法拉第筒，在該法拉第筒上電連接有電荷儀，在消電電極上電連接有交流高壓電源。
進(jìn)一步的，所述密閉容器側(cè)壁的上端設(shè)置有閥門，在與該側(cè)壁相對(duì)的另一側(cè)壁的底端設(shè)置有閥門，并在底端的閥門的另一端連接有氮?dú)馄俊?br> 進(jìn)一步的，所述密閉容器的內(nèi)壁上粘有金屬屏蔽網(wǎng)。
進(jìn)一步的，所述滑軌的下方安裝有金屬平板。
進(jìn)一步的，所述落球裝置包括持球裝置、支撐桿、固定套筒、頂桿和導(dǎo)向罩，所述頂桿下端設(shè)置有與三角楔配合的缺口，其通過(guò)固定套筒裝在支架上并可上下移動(dòng)，所述支撐桿水平設(shè)置，為中點(diǎn)固定在支架上的杠桿，其一端靠頂桿支撐，所述持球裝置為斗型可向下偏轉(zhuǎn)，并依靠支撐桿的另一端支撐，金屬球通過(guò)導(dǎo)向罩控制落向。
本發(fā)明的技術(shù)方案通過(guò)提供一種脆性材料斷裂帶電測(cè)量?jī)x，在密封的環(huán)境中利用金屬球?qū)Υ嘈圆牧线M(jìn)行碰撞，形成斷裂帶，并使斷裂帶正好落到法拉第筒中，并通過(guò)電荷儀對(duì)落入法拉第筒中的斷裂帶所帶的電量進(jìn)行測(cè)量，在測(cè)量?jī)x中通過(guò)設(shè)置消電電極和金屬平板進(jìn)一步的消除了脆性材料本身攜帶的電荷對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫的說(shuō)明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的脆性材料斷裂帶電測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1所示的脆性材料斷裂帶電測(cè)量?jī)x的俯視圖； 圖3為圖1所示的脆性材料斷裂帶電測(cè)量?jī)x中落球裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
結(jié)合附圖，本發(fā)明實(shí)施例中附圖標(biāo)記如下1小車，2聚四氟乙烯墊片，3固定螺栓，4待測(cè)試件，5消電電極，6三角楔，7滑軌，8金屬球，9落球裝置，10閥門，11牽引繩，12滑輪，13法拉第筒，14可逆電動(dòng)機(jī)，15電荷儀，16 玻璃箱，17金屬屏蔽網(wǎng)，18金屬平板，19氮?dú)馄浚?0交流高壓電源，91持球裝置，92支撐桿， 93頂桿，94固定套筒，95導(dǎo)向罩。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
如圖1所示，一種脆性材料斷裂帶電測(cè)量?jī)x，包括密閉容器、小車1、消電電極5、落球裝置9和可逆電動(dòng)機(jī)14，在密閉容器內(nèi)設(shè)置有支架，在該支架的一角安裝有可逆電動(dòng)機(jī) 14，另三個(gè)角安裝有滑輪12，在該支架的上方設(shè)置兩根平滑的滑軌7，小車1設(shè)置在該滑軌7 上，并可在滑軌7上左右滑動(dòng)，消電電極5設(shè)置在該滑軌7的上方，小車1的前端安裝有三角楔6，在小車1的兩端設(shè)置有牽引繩11，落球裝置9安裝在靠近三角楔6的支架端上，落球裝置9上安裝有金屬球8，在該金屬球8的落球位置處設(shè)置有法拉第筒13，在該法拉第筒 13上通過(guò)導(dǎo)線連接有電荷儀15，在消電電極5上通過(guò)導(dǎo)線連接有交流高壓電源20。
其中，在密閉容器側(cè)壁的上端設(shè)置有閥門10，在與該側(cè)壁相對(duì)的另一側(cè)壁的底端設(shè)置有閥門10，并在底端的閥門的另一端連接有氮?dú)馄?9。在密閉容器的內(nèi)壁上粘有金屬屏蔽網(wǎng)17。滑軌的下方的密閉容器的底部安裝有金屬平板18。落球裝置9包括持球裝置 91、支撐桿92、固定套筒94、頂桿93和導(dǎo)向罩95，頂桿93下端設(shè)置有與三角楔配合的缺口， 其通過(guò)固定套筒94裝在支架上并可上下移動(dòng)，所述支撐桿92水平設(shè)置，為中點(diǎn)固定在支架上的杠桿，其一端靠頂桿93支撐，所述持球裝置91為斗型可向下偏轉(zhuǎn)，并依靠支撐桿92的另一端支撐，金屬球8通過(guò)導(dǎo)向罩95控制落向。
利用密閉容器提供真空環(huán)境、不同濕度環(huán)境以及人為可控環(huán)境，排除外電場(chǎng)的干擾；小車1可在滑軌上左右滑動(dòng)并由可逆電動(dòng)機(jī)14控制，試件固定在小車上隨之左右滑動(dòng)， 當(dāng)小車從消電裝置下經(jīng)過(guò)時(shí)，消電裝置可基本消除小車上試件的殘余電荷。落球裝置9可放置金屬球并接地，可實(shí)現(xiàn)金屬球垂直下落與試件碰撞的實(shí)驗(yàn)；試件被金屬球碰撞后斷裂并一起掉入法拉第筒13中，以測(cè)量碰撞后斷裂試件的電量。法拉第筒13與電荷儀15相連，將斷裂試件上的電荷(測(cè)出)輸出。
密閉容器的主要材料為玻璃，容器經(jīng)過(guò)膠粘加工制造，可以觀測(cè)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，在通過(guò)壁面留有的進(jìn)氣閥和排氣閥控制容器中的氣體成分，內(nèi)壁面粘有金屬屏蔽網(wǎng)17屏蔽外電場(chǎng)。小車1是在滑軌上可左右移動(dòng)的小車，滑軌7由兩根平行放置的表面光滑的金屬管和兩端的支架構(gòu)成，小車1由套在滑軌上的兩根套筒和與之固定的平臺(tái)構(gòu)成。小車平臺(tái)上有固定試件的夾具，試件與夾具間由聚四氟乙烯墊片相隔離。試件一端由夾具固定于小車， 另一端懸空。小車在滑軌上進(jìn)退由可逆電動(dòng)機(jī)控制。消電裝置是由消電電極由銅質(zhì)支架張開(kāi)的細(xì)鋼絲和交流高壓電源組成。當(dāng)固定于滑動(dòng)小車上的試件經(jīng)可逆電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)以恒定速度在鋼絲下經(jīng)過(guò)時(shí)，試件的消電過(guò)程就告完成。為了更好的消除試件的殘余電荷，在試件下方放置一塊接地金屬平板。如圖3所示落球裝置主體是固定在滑軌上的金屬支架。持球裝置一端固定于支架另一端由支撐桿支撐并可向下翻轉(zhuǎn)，金屬球放置于持球裝置上。當(dāng)滑動(dòng)小車向右滑動(dòng)至滑軌末端時(shí)，小車前端的三角楔推動(dòng)頂桿向上移動(dòng)，支撐桿右端被頂起，支撐持球裝置的一端落下，持球裝置失去支撐向下偏轉(zhuǎn)，金屬球由導(dǎo)向罩導(dǎo)向下落撞擊試件。 高壓交流電源、法拉第筒以及電荷儀是現(xiàn)有儀器。整個(gè)容器、碰撞裝置、金屬平板以及法拉第的外壁面、電荷儀都接地。
綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1.可以實(shí)現(xiàn)真空環(huán)境、可控濕度環(huán)境下脆性材料斷裂帶電實(shí)驗(yàn)；2.能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；3.能夠消除實(shí)驗(yàn)前待試材料的殘余電荷；4.保證下落小球無(wú)初速度自由下落；5.可以測(cè)量脆性材料斷裂帶電量。
最后應(yīng)說(shuō)明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種脆性材料斷裂帶電測(cè)量?jī)x，其特征在于，包括密閉容器、小車(1)、消電電極 (5)、落球裝置(9)和可逆電動(dòng)機(jī)(14)，在密閉容器內(nèi)設(shè)置有支架，在該支架的一角安裝有可逆電動(dòng)機(jī)(14)，另三個(gè)角安裝有滑輪(12)，在該支架的上方設(shè)置兩根平滑的滑軌(7)，所述小車(1)設(shè)置在該滑軌(7)上，并可在滑軌(7)上左右滑動(dòng)，所述消電電極(5)設(shè)置在該滑軌(7)的上方，所述小車(1)的前端安裝有三角楔(6)，在小車(1)的兩端設(shè)置有牽引繩 (11)，所述落球裝置(9 )安裝在靠近三角楔(6 )的支架端上，所述落球裝置(9 )上安裝有金屬球(8)，在該金屬球(8)的落球位置處設(shè)置有法拉第筒(13)，在該法拉第筒(13)上電連接有電荷儀(15)，在消電電極(5)上電連接有交流高壓電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脆性材料斷裂帶電測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述密閉容器側(cè)壁的上端設(shè)置有閥門(10)，在與該側(cè)壁相對(duì)的另一側(cè)壁的底端設(shè)置有閥門(10)，并在底端的閥門的另一端連接有氮?dú)馄?19 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脆性材料斷裂帶電測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述密閉容器的內(nèi)壁上粘有金屬屏蔽網(wǎng)(17)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脆性材料斷裂帶電測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述滑軌的下方安裝有金屬平板(18)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脆性材料斷裂帶電測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述落球裝置包括持球裝置(91)、支撐桿(92)、固定套筒(94)、頂桿(93)和導(dǎo)向罩(95)，所述頂桿(93) 下端設(shè)置有與三角楔配合的缺口，其通過(guò)固定套筒(94)裝在支架上并可上下移動(dòng)，所述支撐桿(92)水平設(shè)置，為中點(diǎn)固定在支架上的杠桿，其一端靠頂桿(93)支撐，所述持球裝置 (91)為斗型可向下偏轉(zhuǎn)，并依靠支撐桿(92)的另一端支撐，金屬球(8)通過(guò)導(dǎo)向罩(95)控制落向。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種脆性材料斷裂帶電測(cè)量?jī)x，在密閉容器內(nèi)設(shè)置有支架，在支架的一角安裝有可逆電動(dòng)機(jī)(14)，另三個(gè)角安裝有滑輪(12)，在支架的上方設(shè)置兩根平滑的滑軌(7)，小車(1)設(shè)置在該滑軌(7)上，并可在滑軌(7)上左右滑動(dòng)，消電電極(5)設(shè)置在該滑軌(7)的上方，小車(1)的前端安裝有三角楔(6)，在小車(1)的兩端設(shè)置有牽引繩(11)，落球裝置(9)安裝在靠近三角楔(6)的支架端上，落球裝置(9)上安裝有金屬球(8)，在金屬球(8)的落球位置處設(shè)置有法拉第筒(13)，在該法拉第筒(13)上電連接有電荷儀(15)，在消電電極(5)上電連接有交流高壓電源。以實(shí)現(xiàn)測(cè)量出脆性材料斷裂帶電的目的。
文檔編號(hào)G01N33/00GK102507870SQ20111034004
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者孫德文, 謝莉 申請(qǐng)人:蘭州大學(xué)