测量同轴压电电缆静水压压电系数的系统及其测量方法技术方案

本发明专利技术涉及一种测量同轴压电电缆静水压压电系数的系统，包括气路管线、屏蔽电缆、通过气路管线相互连接的高压气源和测试容器以及通过屏蔽电缆与测试容器连接的检测单元，所述的测试容器包括与气路管线连通的压力釜和设置于压力釜上与屏蔽电缆连接的采集模块，所述的同轴压电电缆设置于压力釜内且与采集模块连接，所述的高压气源用于向压力釜充气施压，所述的检测单元用于获取采集模块采集到的数据，与现有技术相比，本发明专利技术具有结构简单、操作方便等优点。方便等优点。方便等优点。

【技术实现步骤摘要】
测量同轴压电电缆静水压压电系数的系统及其测量方法


[0001]本专利技术涉及传感器性能测试领域，尤其是涉及一种测量同轴压电电缆静水压压电系数的系统及其测量方法。

技术介绍

[0002]随着柔性传感器技术和无线通信技术的迅速发展，催生了智能化、具有良好的柔韧性、延展性，可穿戴式传感器系统的发展。同轴压电电缆作为一种柔性传感器，在人工智能机器人、工业设备、医疗器械等领域有着广泛的应用前景，产生了深远影响。随着同轴压电电缆的应用不断扩展，对同轴压电电缆的基本性能参数提出了“具体化”和“精确化”的要求，其中最重要的性能参数为静水压压电系数(d
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)。
[0003]目前，国内还没有有效针对同轴压电电缆静水压压电系数的权威测量系统和实际测量方法。国外对该类传感器静水压压电系数测试方法也比较少，通常将同轴压电电缆置入水中，利用水压对同轴压电电缆表面施加压力，这样的方法使得同轴压电电缆表面压强并不能保证处处相等，并且测试装置复杂，不仅要考虑水环境对同轴压电电缆压电性能的影响，还需考虑在加压过程中，同轴压电电缆对容器的密封性产生的不利影响。为了保证水环境不影响同轴压电电缆的压电性能，需要将同轴压电电缆整体穿过密封盛满水的容器，将同轴压电电缆与外电路相连的两个电极，置于盛满水的高压容器外；同时还要保证在施加压力的过程中，盛满水的容器不会泄露，这样就使得整个实验装置复杂，不易操作。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、操作方便、成本低廉的测量同轴压电电缆静水压压电系数(d
3h
)的系统及其测量方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种测量同轴压电电缆静水压压电系数的系统，包括气路管线、屏蔽电缆、通过气路管线相互连接的高压气源和测试容器以及通过屏蔽电缆与测试容器连接的检测单元，所述的测试容器包括与气路管线连通的压力釜和设置于压力釜上与屏蔽电缆连接的采集模块，所述的同轴压电电缆设置于压力釜内且与采集模块连接，所述的高压气源用于向压力釜充气施压，所述的检测单元用于获取采集模块采集到的数据。
[0007]进一步地，所述的采集模块包括第一电极、第二电极、压力表和微电流计，所述的第一电极和第二电极分别穿设于压力釜的釜盖上，且与压力釜釜盖之间形成密封结构，其一端与屏蔽电缆连接，另一端与同轴压电电缆连接，所述的压力表用于测量压力釜内部的压力，所述的微电流计通过屏蔽电缆与分别与第一电极和第二电极。
[0008]进一步地，所述的第一电极和第二电极外表面开设螺纹，与压力釜的釜盖通过螺纹连接，所述的采集模块还包括密封组件，所述的密封组件包括设置于高压釜釜盖被电极穿过部分的聚四氟乙烯垫片，以及与聚四氟乙烯垫片配合使用的不锈钢垫片和螺栓。
[0009]进一步优选地，所述的第一电极和第二电极之间的距离大于5cm，两根电极距离较
远，可以避免旁路电容对输出电荷的影响。
[0010]进一步优选地，所述的第一电极和第二电极的长度不同，可以增加测量的同轴压电电缆长度范围，便于放置较长同轴压电电缆。
[0011]进一步地，所述的高压气源包括压缩氮气瓶和减压阀，所述的气路管线包括进口管线和出口管线，所述的进口管线上设置进气阀，所述的出口管线上设置排气阀，所述的压缩氮气瓶与气路管线连接。
[0012]进一步优选地，所述的第一电极和第二电极的材料采用包括铝、银、铜、金、石墨、石墨烯和/或不锈钢。
[0013]进一步优选地，所述的压力釜为不锈钢压力釜，容积为500ml，所述的压力表的量程为0-3Mpa，一方面3Mpa压力足以满足测试同轴压电电缆的要求，另一方面压强较小，压力釜釜体容积较小，在加压过程中釜内温度变化微小，可以忽略不计，避免了温度对同轴压电电缆的影响。
[0014]一种如所述的测量同轴压电电缆静水压压电系数系统的测量方法，包括以下步骤：
[0015]S1：测量待测同轴压电电缆的长度和直径，并计算其表面面积；
[0016]S2：剥除同轴压电电缆护套层，露出同轴压电电缆的芯电极和屏蔽电极；
[0017]S3：将同轴压电电缆的芯电极和屏蔽电极分别与采集模块连接，并将同轴压电电缆放置于压力釜内；
[0018]S4：高压气源向压力釜充气施压直至达到设定值；
[0019]S5：缓慢释放压力釜内气体，进行压力卸载；
[0020]S6：测量同轴压电电缆在压力釜内压力卸载过程中产生的电荷变化量ΔQ，并记录压力釜内压力变化量ΔP；
[0021]S7：根据电荷变化量ΔQ和压力变化量ΔP计算得到同轴压电电缆静水压压电系数d
3h
。
[0022]其中，所述的步骤S7中的计算公式为：
[0023][0024]其中，d
3h
为同轴压电电缆静水压压电系数，其单位为pC/N，ΔQ为压力卸载过程中产生的电荷变化量，其单位为pC，ΔP为压力釜内压力变化量，其单位为Mpa，A为同轴压电电缆表面面积，其单位为mm2。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0026]1)本专利技术提供了一种科学合理的测量压电电缆静水压压电系数的方法，由于压力釜容器容积较小，且釜内利用气体对压电电缆表面施加压力，使得压电电缆表面压强处处相等，系统结构简单，测量方法易懂、科学、安全，弥补了国内对压电电缆静水压压电系数的测量领域的空白；
[0027]2)本专利技术操作简单方便，成本低廉，各部件均较为常见，便于维修和进一步功能扩展，适用于实际的压电电缆静水压压电系数测量，实用性高。
附图说明
[0028]图1为实施例中本专利技术的结构示意图。
[0029]其中，1、压缩氮气瓶，2、减压阀，3、进气阀，4、排气阀，5、密封组件，6、气路管线，7、压力釜，8、第一电极，9、第二电极2，10、同轴压电电缆，11、压力表，12、屏蔽电缆，13、测量计算单元。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。
[0031]实施例
[0032]如图1所示，本专利技术提供一种测量同轴压电电缆静水压压电系数的系统，包括气路管线6、屏蔽电缆12、通过气路管线6相互连接的高压气源和测试容器以及通过屏蔽电缆12与测试容器连接的测量计算单元13，检测单元13用于获取采集模块采集到的数据。
[0033]高压气源包括高压氮气瓶1和减压阀，为压力釜7充气施加压力，提供0～3Mpa的氮气，对同轴压电电缆10表面产生一定的压力，气路管线6包括进口管线和出口管线，进口管线上设置进气阀3，出口管线上设置排气阀4，压缩氮气瓶1与气路管线6连接，减压阀2和进气阀3之间的气路管线6由减压阀接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量同轴压电电缆静水压压电系数的系统，其特征在于，包括气路管线(6)、屏蔽电缆(12)、通过气路管线(6)相互连接的高压气源和测试容器以及通过屏蔽电缆(12)与测试容器连接的测量计算单元(13)，所述的测试容器包括与气路管线(6)连通的压力釜(7)和设置于压力釜(7)上与屏蔽电缆(12)连接的采集模块，所述的同轴压电电缆设置于压力釜(7)内且与采集模块连接，所述的高压气源用于向压力釜(7)充气施压，所述的检测单元(13)用于获取采集模块采集到的数据。2.根据权利要求1所述的一种测量同轴压电电缆静水压压电系数的系统，其特征在于，所述的采集模块包括第一电极(8)、第二电极(9)、压力表(11)和微电流计，所述的第一电极(8)和第二电极(9)分别穿设于压力釜(7)的釜盖上，且与压力釜(7)釜盖之间形成密封结构，其一端通过屏蔽电缆(12)与微电流计连接，另一端与同轴压电电缆连接，所述的压力表(11)用于测量压力釜(7)内部的压力。3.根据权利要求2所述的一种测量同轴压电电缆静水压压电系数的系统，其特征在于，所述的第一电极(8)和第二电极(9)外表面开设螺纹，与压力釜(7)的釜盖通过螺纹连接，所述的采集模块还包括密封组件(5)，所述的密封组件包括设置于高压釜(7)釜盖被电极穿过部分的聚四氟乙烯垫片，以及与聚四氟乙烯垫片配合使用的不锈钢垫片和螺栓。4.根据权利要求2所述的一种测量同轴压电电缆静水压压电系数的系统，其特征在于，所述的第一电极(8)和第二电极(9)之间的距离大于5cm。5.根据权利要求2所述的一种测量同轴压电电缆静水压压电系数的系统，其特征在于，所述的第一电极(8)和第二电极(9)的长度不同。6.根据权利要求1所述的一种测量同轴压电电缆静水压压电系数的系统，其特征在于，所述的高压气源包括压缩氮气瓶(1)和减压阀(2)，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓青，相新昊，戴瑛，贺鹏飞，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：