一种立式的液体的电阻率测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种立式的液体的电阻率测量装置，其特征在于，采用石英管、陶瓷等绝缘材料作为包覆材料，包覆钨丝、石墨杆等惰性导体作为电极；将四根包覆电极固定在一起形成电极组，并分别与电流源、电压计连接，利用异形石英管或其他非导电材料的一端封口的长直细管作为液体的容器，通过容器封口端的设计及定位夹具确保容器的竖直方向，从而保障液体的电阻率测量的精度。本发明专利技术的结构简单，成本低，操作方便，测量精度高，适应性广，可移植性强，能够有效满足高温金属、熔盐，海水，导电聚合物等强腐蚀性、高氧化性、条件苛刻液体的电阻率测量要求。

A vertical device for measuring resistivity of liquids

The invention discloses a vertical resistivity measuring device of the liquid, which is characterized in that the ceramic tube, quartz and other insulating materials as coating materials, coating, graphite rod tungsten inert conductor as electrode; the root coated electrodes are fixed together to form the electrode group, and compared with current source, voltage meter connected end the use of special-shaped quartz tube or other non conductive material sealing a long straight tube as a liquid container, the container sealing design and ensure the vertical positioning fixture side of the container, so as to ensure the accuracy of the measurement of liquid resistivity. The invention has simple structure, low cost, convenient operation, high accuracy, wide adaptability, strong portability and can meet the high temperature metal, molten salt, water, measuring the resistivity of conductive polymer strong corrosion resistance, high oxidation resistance, the harsh conditions of liquid requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种立式的液体的电阻率测量装置
本专利技术涉及材料检测与仪器仪表行业，具体而言，本专利技术是进行高温、腐蚀性、亚稳态等苛刻条件下存在的液体的电阻率性能测试的装置和技术方法。
技术介绍
电阻率是表征液态金属、熔盐、海水、金属玻璃、导电聚合物、污水的性质、结构与状态的重要物理参量。但是，由于这些液体的存在条件比较苛刻，且具有较强的腐蚀性，与普通的电极材料、测试装置存在较强的相互作用，导致污染试样、损坏试样，使得测试结果不理想。常规的电阻率测试方法为接触式测量，与非接触测量相比，具有精度高，可靠性好，设备简单等优势。常用的电阻率测量装置为水平放置的液体容器，根据欧姆定律，容器需要较大的尺寸，才能保障测量的精度。一方面，高温液态金属等的测试容器，受到炉膛、保护气氛等条件的限制；另一方面，水平放置的液体容器，即使在负压条件下，依然存在试样难以注入，气泡难以排空，电极难以布置等技术难题。竖直布置的测量装置具有截面尺寸较小且稳定可控、稳性较高，试样注入及电极布置操作方便，不易产生气泡，测试精度高等优势；然而相对水平布置的测试装置，竖直布置的装置通常操作较为复杂，标定流程繁琐。本专利技术提出一种利用一端封口的长直细管作为容器，利用薄壁石英套管封装导电材料作为电极，用于液体的电阻率高精度测量的装置，具有结构简单、操作方便等优势，并能够实现连续测量及变温测量。[专利：201010032433.7]提出一种金属熔体电阻率快速检测装置及检测方法，该系统采用负压的工作方式，将熔体吸入石英质的双测试圆筒，该系统使用可靠，但电流回路较为复杂，从而在某种程度上影响测量精度。[专利：201210244182.8]提出一种单电导池的高精度海水盐度测量仪，设备紧凑，稳定性好、测量精度高、操作简便、自动化程度高，并且提出一种长方体的导电池结构，但是该专利对关键结构的电导池的具体结构参数没有给出明确的专利要求，并且该专利技术难以应用于高温金属，熔盐等体系的电阻率测试。[专利：201010508948.X]专利技术一种同心环形电极及同轴螺旋线的螺旋形液体流道，为电导率测量提供较大的电极间面积，从而提高电导率的测量精度；该装置特别适合低电导率的液体电导率的测量，但针对高电导，高粘度，流动性差的熔盐等难以满足测量要求。专利[申请号：201110456218.4]提出一种多用途诱导电导率测量用电极，该电极由金属壳体及规定在其上的绝缘数值圆盘、电极环、屏蔽环等组成，采用电磁感应的方式进行电阻率的非接触测量，是一种非接触的测量装置。专利[申请号：201120405940.0]提出一种新型的绝对法电导率测量用电导池定位支架，该装置为水平布置的测量装置，占地面积较大，难以满足较高温度下的液体电阻率的测量。专利[申请号：201310277221.9]提出一种溶液和高温熔体电导率的绝对测量方法及装置，该装置利用直流电桥与毛细管效应测量导电液体的电导率，结构巧妙，然而毛细管内的液体的表面张力会对测量结果具有一定的影响。专利[申请号：201410617707.7]提出一种组合式电阻率测量系统及用其测量电阻率的方法，该装置主要用于泥浆的电阻率测量，容器、电极的尺寸大，对于试样准备及能源消耗的要求较高，难以满足较高价值的熔盐及金属的电阻率测试。
技术实现思路
本专利技术公开了一种立式的液体的电阻率测量装置，利用包覆绝缘材料的惰性电极与长直细管作为液体容器以实现液体电阻率的立式高精度测量。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术所述的液体的电阻率测量装置，利用表面具有惰性材料的电极组，避免了传统四电极的短路，简化了测量装置的结构，利用竖直放置的截面均匀的长直细管，避免了气泡的残留，消除了温度变化导致的页面升降对测量结果的影响，实现液体的电阻率的高精度测量。本专利技术通过简单的设备结构，较低的测量成本，直径较小的炉膛，即能够实现海水、熔盐、金属液体、溶液等的电阻率的高精度测量，促进物理学、材料测试、化学化工及质量检测等领域的发展。附图说明图1立式的液体电阻率的测量装置结构示意图。图中，1液体容器，2双轴定位夹具，3惰性导体及4绝缘封装材料构成的封装电极及5电极组固定装置。图2包覆绝缘材料的电极结构示意图。图3由四根封装电极组成的电极组的结构图。图4液态Pb50Sb50合金在高温下的电阻率测量温度关系。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步详细的说明。一种立式的液体电阻率的测量装置，参见附图1，本专利技术包括：液体容器1，双轴定位夹具2，惰性导体3及绝缘封装材料4组成的封装电极a、b、c、d组成的电极组，电极组固定装置5，电极a、d与电流源相连，电极a、b与电压计相连，电极组与被测导电液体及电压计、电流源构成测量回路，具体操作如下。利用乙醇进行电极与测量容器的清洗，并利用干燥器等进行干燥，利用游标卡尺量取液体容器的内径D，容器开口至容器底部内壁的垂直距离H。将待测液体加入液体容器中，并对测量容器进行轻微震动，将待测液体中残留的气泡排除，从而减少由于气泡扰动导致的截面变化以及防止气泡影响电极与待测液体之间的接触。双轴定位夹具2与液体容器的端平面配合，将盛有待测液体的测试容器保持在竖直方向。组装电极组，并量取尺寸参数，包覆绝缘材料的外径Φ，电极b、c测量端的垂直间距L。将参数明确的电极组缓慢置入待测液体中，并对测量容器进行轻微震动，将引入待测液体中的气泡排除，从而减少由于气泡扰动导致的截面变化以及防止气泡影响电极与待测液体之间的接触，并测量电极a的测量端与底面中心的水平距离l。向液态容器中不断通入保护气，并将容器置于所需要的温度下的保温容器中约30min，直至液态的温度场均匀并达到所需要的温度。将电极组中电极a，d的接线端分别与电流源相连接，电极b，c的接线端分别与电压计相连接，构成完整的通路，获得电流值I。恒流源接通电极b，c的过程中，利用电流换向器，实现恒流源的电流方向转换，从而降低电极与待测液体之间的接触电势，获得高精度的电压值U。电阻率的计算：，电导率σ=1/ρ。实施例1：以如下步骤测量液态Pb50Sb50合金在高温下的电阻率测量。利用乙醇进行电极与测量容器的清洗，并利用干燥器等进行干燥，利用游标卡尺量取液体容器的内径D=1.81cm，容器开口至容器底部内壁的垂直距离H=34.8cm。将Pb50Sb50合金块加入液体容器，通入保护气体，直至电阻率测量结束，将Pb50Sb50合金块及液体容器置于高温条件下使其融化为液态。对测量容器进行轻微震动，将待测液体中残留的气泡排除。将定位夹具2与液体容器的端平面配合，将盛有待测液体的测试容器保持在竖直方向。组装电极组，并量得尺寸参数，包覆绝缘材料为石英管的外径Φ=2.82mm，采用钨丝作为电极导体，测量电极b、c测量端的垂直间距L=12.376cm。将参数明确的电极组缓慢置入待测液态合金中，并对测量容器进行轻微震动，电极位置稳定后，并测量电极a的测量端与底面中心的水平距离l=3.10cm。向液态容器中不断通入保护气，并将容器置于所需要的温度下的保温容器中约30min，直至液态的温度场均匀并达到所需要的温度。将电极组中电极a，d的接线端分别与电流源相连接，构成完整的电流通路，获得电流I=0.54732安培。电压计接通电极b，c，5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立式的液体电阻率的测量装置，该测量装置的主要特征在于：将四根采用绝缘包覆惰性导体的电极固定在一起形成电极组，利用一端封口的长直细管作为液体的容器，通过电流源与电压计分别与电极组相连形成完整的测力回路；具体而言，装置由液体容器1，双轴定位夹具2，惰性导体3及绝缘封装材料4组成的封装电极a、b、c、d组成的电极组，电极组固定装置5，与电极a、d相连的电流源，与电极a、b相连的电压计，电极组与被测导电液体及电压计、电流源构成测量回路；被测液体试样的电阻率可以由欧姆定律得到，

【技术特征摘要】
1.一种立式的液体电阻率的测量装置，该测量装置的主要特征在于：将四根采用绝缘包覆惰性导体的电极固定在一起形成电极组，利用一端封口的长直细管作为液体的容器，通过电流源与电压计分别与电极组相连形成完整的测力回路；具体而言，装置由液体容器1，双轴定位夹具2，惰性导体3及绝缘封装材料4组成的封装电极a、b、c、d组成的电极组，电极组固定装置5，与电极a、d相连的电流源，与电极a、b相连的电压计，电极组与被测导电液体及电压计、电流源构成测量回路；被测液体试样的电阻率可以由欧姆定律得到，，D，L分别为液体容器测量段的内径与长度，U，I分别为被测试样两端的电压与电流，H为液体容器开口端至封口端的距离，l为电极a的测量端偏离试管中心的水平距离。2.根据权利要求1所述一种立式的液体电阻率的测量装置，其特征在于：采用绝缘材料封装的电极，该电极是由绝缘材料21包覆的长杆状电极，该电极采用石英管、陶瓷、绝缘涂料、塑料等绝缘材料作为包覆材料，采用钨丝、石墨杆、铂丝、铜丝等惰性导体22作为电极材料，并利用烧结、旋涂、加热凝固等方式使绝缘材料将导体包覆，电极的截面可以为任意形状，其截面积δ为0.01mm2至5.0mm2，电极的端部也可以与薄片，杆，丝等导体相连接，绝缘材料包覆层的厚度为0.01mm至2.5mm，电极两端分别露出合适间距，其中与液体接触的测量端电极露出长度m为0.1-1.0mm，与电流表、电压表相接的引线端露出长度n为1.0mm-50mm。3.根据权利要求2所述的采用绝缘材料封装的电极的加工方法：绝缘封装过程主要是，利用细石英管等绝缘材料进行导电电极的封装；将电极突出绝缘材料封装处适当距离m进行热封装，以防止被测液体进入石英套管与电极之间的缝隙，封装电极降至室温温度后，利用机械打磨、酸洗等方式处理突出绝缘层的电极表面及其端部，去掉残余的绝缘层，确保电极与被测液体接触时的导电性。4.根据权利要求1所述的一种立式的液体电阻率的测量装置的关键特征在于：由四根封装电极组成的电极组，该电极组是4根由绝缘材料包覆的电极通过固定组合在一起构成的，每根电极的截面形状与尺寸参数可在满足权利要求2及权利要求3的条件下，可任意选择；根据电极测量端至液体容器封口端的距离由小到大，四支电极依次用a，b，c，d表示，电极组的参数范围为b，c之间接触端的距离L为20mm-150mm，一方面保证测量精度，另一方面减少液体的消耗；a，b接触端的间距lab为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王薇，郭风祥，唐建国，王瑶，田学雷，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东,37