，实时监测绝缘模具4内复合材料的混合物5的电阻抗，并通过两根数据线分别输出到第一 PID运算控制器7和第二 PID运算控制器9。
[0025]所述PID运算控制器的输入端接电阻抗分析仪8的输出端，采集到导电复合材料当前的电阻抗，以预先设定的电阻抗值为参数，进行PID运算，输出调节信号到第一直流恒压恒流电源6的调节端口，控制第一直流恒压恒流电源6的电流输出，从而达到闭环调节电磁铁I产生的磁场强度的目的。
[0026]所述第二PID运算控制器9输入端接电阻抗分析仪8的输出端，采集到导电复合材料当前的电阻抗，以预先设定的电阻抗值为参数，进行PID运算，当测量值与预设值相等时，输出调节信号到第二直流恒压恒流电源10的调节端口，使第二直流恒压恒流电源10输出24V的恒定电压。
[0027]所述第一直流恒压恒流电源6的输出最大电压为100V，电流于15A，恒流调整率小于等于1%，且输出连续可调。
[0028]所述直流恒压恒流电源10的输出最大电压48V，电流5A，恒压调整率小于等于1%。
[0029]本发明所述的磁场作用下按需制备导电复合材料的设备工作过程如下:
I)将复合材料的混合物5装入绝缘模具4密封后放入电磁铁I的工作区域，开启电磁铁I的第一直流恒压恒流电源6和电阻抗分析仪8，以及第一PID运算控制器7、第二PID运算控制器9和第二直流恒压恒流电源10，设置电阻抗预设值，第一直流恒压恒流电源6的初始输出为电流OA，第二直流恒压恒流电源1的初始输出电压为OV。
[0030]由于初始磁场为零，复合材料的电阻抗会非常大，经电阻抗分析仪8测量得到具体数值并输出到第一PID运算控制器7后，经过PID运算，如果测量的得到的数据大于预设值，则输出调节信号到第一直流恒压恒流电源6，使第一直流恒压恒流电源6的输出电流产生一个增量，且该增量可提前设置，然后再经电阻抗分析仪8)测量得到具体数值并输出到第一PID运算控制器7后，经过PID运算，输出调节信号到第一直流恒压恒流电源6，直到电阻抗分析仪8测量得到的数值与预设值相同或误差满足要求为止;如电阻抗分析仪8测量得到具体数值并输出第一 PID运算控制器7后，经过PID运算，测量得到的数值与预设值相同或误差满足要求，则第一 PID运算控制器7输出信号维持当前的磁场强度。
[0031]与此同时，第二PID运算控制器9同样持续从电阻抗分析仪8接收测量得到的数据，并进行PID运算，如果测量得到的数据与预设值不同，则进行下一轮数据接收和PID运算;如果经PID运算发现电阻抗分析仪8测量得到的数据与预设值相等，则输出信号到第二直流恒压恒流电源10，第二直流恒压恒流电源10输出24V恒压，加热装置2开始加热，迅速将复合材料加热到90°C以上，在I小时内材料固化完成。
[0032]上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
【主权项】
1.一种磁场作用下按需制备各向异性导电复合材料的设备，其特征在于，包括电磁铁(I)、加热装置(2)、测量电极(3)、绝缘模具(4)、第一直流恒压恒流电源(6)、第一 PID运算控制器(7)、电阻抗分析仪(8)、第二 PID运算控制器(9)和第二直流恒压恒流电源(10);所述电磁铁(I)为双线包对称结构，在其工作区域内产生稳定的磁场，并由第一直流恒压恒流电源(6)进行供电，通过调节第一直流恒压恒流电源(6)的供电电流改变磁场的强度;所述加热装置(2)由两片相同的陶瓷加热片串联组成，分别贴附在绝缘模具(4)的上下两侧以实现均匀加热，加热装置(2)由第二直流恒压恒流电源(9)供电;所述测量电极(3)分正、负极两片，测量电极(3)表面设置有镀金层，两片测量电极(3)分别贴附在绝缘模具(4)内腔的上、下面，并与电阻抗分析仪(8)的输入端相连，实时测量绝缘模具(4)内部复合材料的混合物(5)的电阻抗;所述第一PID运算控制器(7)的输入端与电阻抗分析仪(8)的输出端相连，第一PID运算控制器(7)的输出端与第一直流恒压恒流电源(6)的控制端相连以调节第一直流恒压恒流电源(6)的输出电流;所述电阻抗分析仪(8)将复合材料的混合物(5)的电阻抗测试结果输出，电阻抗分析仪(8)的输出端与第二PID运算控制器(9)的输入端相连，第二PID运算控制器(9)的输出端与第二直流恒压恒流电源(10)的控制端相连以控制第二直流恒压恒流电源(10)输出额定电压。2.根据权利要求1所述的磁场作用下按需制备各向异性导电复合材料的设备，其特征在于，所述电磁铁(I)的工作空间为一个圆柱形的空间，且该圆柱空间直径不小于50mm，高度不小于70mm且高度能够调节。3.根据权利要求2所述的磁场作用下按需制备各向异性导电复合材料的设备，其特征在于，所述电磁铁(I)在上下端面间隙20mm时，提供不小于1.5T的磁场强度，且连续工作时间为2小时以上。4.根据权利要求1所述的磁场作用下按需制备各向异性导电复合材料的设备，其特征在于:所述加热装置(2)中每一片陶瓷加热片的面积不小于30mm*30mm，且厚度不大于3mm。5.根据权利要求4所述的磁场作用下按需制备各向异性导电复合材料的设备，其特征在于:所述加热装置(2)的供电电压不高于36V，且加热片表面温度不低于120°C。6.根据权利要求1所述的磁场作用下按需制备各向异性导电复合材料的设备，其特征在于:所述测试电极(3)的尺寸与绝缘模具(4)内表面完全贴合，且表面粗糙度不高于Ral.6;所述绝缘模具(4)选用绝缘、耐高温且不易与复合材料粘合的非磁性材料，按照需要的尺寸形状进行加工。7.根据权利要求1所述的磁场作用下按需制备各向异性导电复合材料的设备，其特征在于:所述第一直流恒压恒流电源(6)输出最大电压不低于100V，电流不低于15A，恒流调整率小于1%。8.根据权利要求1所述的磁场作用下按需制备各向异性导电复合材料的设备，其特征在于:所述第二直流恒压恒流电源(10)输出最大电压不低于36V，电流不低于5A，恒压调整率小于1%。
【专利摘要】本发明公开了一种磁场作用下按需制备各向异性导电复合材料的设备，包括电磁铁、加热装置、测量电极、绝缘模具、第一直流恒压恒流电源、第一PID运算控制器、电阻抗分析仪、第二PID运算控制器和第二直流横流恒压电源；电磁铁在其工作区域内产生稳定的磁场；加热装置对绝缘模具及其内部的复合材料混合物加热，保证其固化反应；测量电极与电阻抗分析仪相连，实时监测复合材料的电阻抗；第一直流恒压恒流电源和第二直流恒压恒流电源分别为电磁铁和加热装置供电；第一PID运算控制器控制第一直流恒压恒流电源，第二PID运算控制器控制第二直流恒压恒流电源；本发明能够满足按需求精确制备具有固定导电能力的各向异性导电复合材料的需求。
【IPC分类】B22D27/02, C22C1/00
【公开号】CN105506315
【申请号】CN201510939200
【发明人】王晓杰, 董帅, 李彬, 王彩萍
【申请人】中国科学院合肥物质科学研究院, 常州先进制造技术研究所
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月15日