具有共模干扰抑制性能的碳纤维层合板雷击冲击力和雷电断裂损伤的测量装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种具有共模干扰抑制性能的碳纤维层合板雷击冲击力和雷电断裂损伤的测量装置和方法，该装置通过可控强度的雷电流脉冲对被试碳纤维复合材料层合板作用的冲击力通过一定长度、一定截面的雷电冲击力传输绝缘柱传递至带屏蔽外壳的压电传感单元中，使得被试碳纤维复合材料层合板冲击力的测量可以免受强雷电流电磁干扰的影响；通过调整可控强度雷电流发生器输出的雷电流的幅值，可以获得被试碳纤维复合材料层合板所承受的雷电冲击力与雷电流电参数之间的数学解析式；同时，通过改变被试碳纤维复合材料层合板与压电传感器之间的距离可获得雷电冲击力的响应时间特征，为被试碳纤维复合材料层合板雷电损伤效应的机理研究提供理论支持。

【技术实现步骤摘要】
具有共模干扰抑制性能的碳纤维层合板雷击冲击力和雷电断裂损伤的测量装置和方法
本专利技术属于雷击对材料力学效应的测量技术，涉及一种雷击冲击力对碳纤维复合材料作用的测量方法，尤其涉及一种具有共模干扰抑制性能的碳纤维层合板雷击冲击力和雷电断裂损伤的测量装置和方法。
技术介绍
碳纤维复合材料既具有低密度、高强度、高模量、耐高温、耐化学腐蚀等特性，广泛应用于航空航天、军事及民用工业等各个领域。随着碳纤维复合材料在航空器诸如大飞机结构上用量的不断增加，高强度的雷击会导致碳纤维复合材料的纤维断裂、树脂热解、深度分层等严重损伤。因此，碳纤维复合材料的雷电损伤及雷电防护已成为制约其性能提升及应用的技术难题。雷电对飞机的直接效应除包含大电流引发的磁场力及焦耳热效应外，还包含雷电高压冲击波的冲击力效应。美国机动工程师协会SAE、美国军用标准MILSTD和欧洲民航组织EUROCAE对飞机及其部件的雷电直接效应的试验波形和试验方法做了详细规定，目前通过碳纤维复合材料雷电损伤的实验和仿真计算研究解释碳纤维复合材料雷电热效应情况下的树脂热解和碳纤维升华造成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有共模干扰抑制性能的碳纤维层合板雷击冲击力和雷电断裂损伤的测量装置，其特征在于：包括可控强度雷电流发生器(1)、压电传感单元(3)、计算机测控与数据管理单元(4)和实验夹具(5)；/n所述实验夹具(5)包括绝缘支撑、两侧的金属连接条或块(17)和绝缘盖板(6)；被试碳纤维复合材料层合板(2)由实验夹具(5)水平两端加持，绝缘盖板(6)设置在被试碳纤维复合材料层合板(2)上方，试碳纤维复合材料层合板(2)水平两端通过实验夹具(5)两侧的各自金属连接条或块(17)与可控强度雷电流发生器(1)的低压端相连，并在金属连接条或块(17)与可控强度雷电流发生器(1)的电气连线上套接雷电流测量传感器(...

【技术特征摘要】
1.具有共模干扰抑制性能的碳纤维层合板雷击冲击力和雷电断裂损伤的测量装置，其特征在于：包括可控强度雷电流发生器(1)、压电传感单元(3)、计算机测控与数据管理单元(4)和实验夹具(5)；
所述实验夹具(5)包括绝缘支撑、两侧的金属连接条或块(17)和绝缘盖板(6)；被试碳纤维复合材料层合板(2)由实验夹具(5)水平两端加持，绝缘盖板(6)设置在被试碳纤维复合材料层合板(2)上方，试碳纤维复合材料层合板(2)水平两端通过实验夹具(5)两侧的各自金属连接条或块(17)与可控强度雷电流发生器(1)的低压端相连，并在金属连接条或块(17)与可控强度雷电流发生器(1)的电气连线上套接雷电流测量传感器(18)；
所述可控强度雷电流发生器(1)的高压端与安装于实验夹具(5)中绝缘盖板(6)上的金属棒状电极(7)相连，金属棒状电极(7)与被试碳纤维复合材料层合板(2)的上表面垂直、并相对一定距离正对被试碳纤维复合材料层合板(2)的中心；
所述压电传感单元(3)包括金属屏蔽壳体(9)、压电传感器(10)和两个BNC同轴连接器(11)；压电传感器(10)安装在固定于金属屏蔽壳体(9)下底面的绝缘板上，雷电冲击力传输单元(8)的上端与被试碳纤维复合材料层合板(2)的下表面中心紧密接触、下端穿过金属屏蔽壳体(9)与压电传感器(10)紧密接触；两个BNC同轴连接器(11)设置在压电传感器(10)一侧，分别与压电传感器(10)的上电极和下电极电气连接；作用于被试碳纤维复合材料层合板(2)的雷电冲击力通过雷电冲击力传输单元(8)在压电传感器(10)的上电极和下电极之间形成的压电信号通过两个BNC同轴连接器传输至计算机测控与数据管理单元(4)；
所述计算机测控与数据管理单元(4)用于对可控强度雷电流发生器(1)的工作进行监控和控制，及接收雷电流测量传感器(18)提取的可控强度雷电流发生器(1)作用于被试碳纤维复合材料层合板(2)的雷电流信号，并获得压电传感单元(3)检测的雷电流冲击对被试碳纤维复合材料层合板(2)形成的雷电冲击力。


2.根据权利要求1所述的具有共模干扰抑制性能的碳纤维层合板雷击冲击力和雷电断裂损伤的测量装置，其特征在于：所述可控强度雷电流发生器(1)包括可控充电电源(12)、储能电容(13)、放电开关(14)、波形形成元器件(15)以及放电电压传感器(16)组成。


3.根据权利要求1所述的具有共模干扰抑制性能的碳纤维层合板雷击冲击力和雷电断裂损伤的测量装置，其特征在于：所述计算机测控与数据管理单元(4)包括可编程控制单元(19)、示波器(20)以及工业控制计算机(21)；可编程控制单元(19)用于对可控强度雷电流发生器的工作进行控制；示波器(20)用于接收雷电流测量传感器(18)提取的可控强度雷电流发生器(1)输出的雷电流信号，并接收两个BNC同轴连接器(11)输出的压电传感器(10)的上电极和下电极的压电信号，示波器(20)将采集和记录的雷电流、压电信号分别传输至工业控制计算机(21)并进行雷电流信号和雷电冲击力信号的分析、处理和结果输出。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晋茹，陈景亮，姚学玲，李亚丰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61