专利名称：脆性材料断裂带电测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及脆性材料断裂带电测量领域，具体地，涉及一种在密封环境中测量脆性材料断裂带带电量的测量仪。
背景技术：
目前，在风沙环境力学研究中，断裂带电被认为是一种沙粒起电机理。然而，脆性材料断裂后是否会产生电荷，主要影响因素是什么，带电量的主要规律是什么，因没有相应的测量仪器对其进行测量的制约了对断裂带电的研究。发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种脆性材料断裂带电测量仪，以实现测量出脆性材料断裂带电的优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种脆性材料断裂带电测量仪，包括密闭容器、小车、消电电极、落球装置和可逆电动机，在密闭容器内设置有支架，在该支架的一角安装有可逆电动机，另三个角安装有滑轮， 在该支架的上方设置两根平滑的滑轨，所述小车设置在该滑轨上，并可在滑轨上左右滑动， 所述消电电极设置在该滑轨的上方，所述小车的前端安装有三角楔，在小车的两端设置有牵引绳，所述落球装置安装在靠近三角楔的支架端上，所述落球装置上安装有金属球，在该金属球的落球位置处设置有法拉第筒，在该法拉第筒上电连接有电荷仪，在消电电极上电连接有交流高压电源。
进一步的，所述密闭容器侧壁的上端设置有阀门，在与该侧壁相对的另一侧壁的底端设置有阀门，并在底端的阀门的另一端连接有氮气瓶。
进一步的，所述密闭容器的内壁上粘有金属屏蔽网。
进一步的，所述滑轨的下方安装有金属平板。
进一步的，所述落球装置包括持球装置、支撑杆、固定套筒、顶杆和导向罩，所述顶杆下端设置有与三角楔配合的缺口，其通过固定套筒装在支架上并可上下移动，所述支撑杆水平设置，为中点固定在支架上的杠杆，其一端靠顶杆支撑，所述持球装置为斗型可向下偏转，并依靠支撑杆的另一端支撑，金属球通过导向罩控制落向。
本发明的技术方案通过提供一种脆性材料断裂带电测量仪，在密封的环境中利用金属球对脆性材料进行碰撞，形成断裂带，并使断裂带正好落到法拉第筒中，并通过电荷仪对落入法拉第筒中的断裂带所带的电量进行测量，在测量仪中通过设置消电电极和金属平板进一步的消除了脆性材料本身携带的电荷对测量结果的影响。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中图1为本发明实施例所述的脆性材料断裂带电测量仪的结构示意图； 图2为图1所示的脆性材料断裂带电测量仪的俯视图； 图3为图1所示的脆性材料断裂带电测量仪中落球装置的结构示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下1小车，2聚四氟乙烯垫片，3固定螺栓，4待测试件，5消电电极，6三角楔，7滑轨，8金属球，9落球装置，10阀门，11牵引绳，12滑轮，13法拉第筒，14可逆电动机，15电荷仪，16 玻璃箱，17金属屏蔽网，18金属平板，19氮气瓶，20交流高压电源，91持球装置，92支撑杆， 93顶杆，94固定套筒，95导向罩。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种脆性材料断裂带电测量仪，包括密闭容器、小车1、消电电极5、落球装置9和可逆电动机14，在密闭容器内设置有支架，在该支架的一角安装有可逆电动机 14，另三个角安装有滑轮12，在该支架的上方设置两根平滑的滑轨7，小车1设置在该滑轨7 上，并可在滑轨7上左右滑动，消电电极5设置在该滑轨7的上方，小车1的前端安装有三角楔6，在小车1的两端设置有牵引绳11，落球装置9安装在靠近三角楔6的支架端上，落球装置9上安装有金属球8，在该金属球8的落球位置处设置有法拉第筒13，在该法拉第筒 13上通过导线连接有电荷仪15，在消电电极5上通过导线连接有交流高压电源20。
其中，在密闭容器侧壁的上端设置有阀门10，在与该侧壁相对的另一侧壁的底端设置有阀门10，并在底端的阀门的另一端连接有氮气瓶19。在密闭容器的内壁上粘有金属屏蔽网17。滑轨的下方的密闭容器的底部安装有金属平板18。落球装置9包括持球装置 91、支撑杆92、固定套筒94、顶杆93和导向罩95，顶杆93下端设置有与三角楔配合的缺口， 其通过固定套筒94装在支架上并可上下移动，所述支撑杆92水平设置，为中点固定在支架上的杠杆，其一端靠顶杆93支撑，所述持球装置91为斗型可向下偏转，并依靠支撑杆92的另一端支撑，金属球8通过导向罩95控制落向。
利用密闭容器提供真空环境、不同湿度环境以及人为可控环境，排除外电场的干扰；小车1可在滑轨上左右滑动并由可逆电动机14控制，试件固定在小车上随之左右滑动， 当小车从消电装置下经过时，消电装置可基本消除小车上试件的残余电荷。落球装置9可放置金属球并接地，可实现金属球垂直下落与试件碰撞的实验；试件被金属球碰撞后断裂并一起掉入法拉第筒13中，以测量碰撞后断裂试件的电量。法拉第筒13与电荷仪15相连，将断裂试件上的电荷(测出)输出。
密闭容器的主要材料为玻璃，容器经过胶粘加工制造，可以观测整个实验过程，在通过壁面留有的进气阀和排气阀控制容器中的气体成分，内壁面粘有金属屏蔽网17屏蔽外电场。小车1是在滑轨上可左右移动的小车，滑轨7由两根平行放置的表面光滑的金属管和两端的支架构成，小车1由套在滑轨上的两根套筒和与之固定的平台构成。小车平台上有固定试件的夹具，试件与夹具间由聚四氟乙烯垫片相隔离。试件一端由夹具固定于小车， 另一端悬空。小车在滑轨上进退由可逆电动机控制。消电装置是由消电电极由铜质支架张开的细钢丝和交流高压电源组成。当固定于滑动小车上的试件经可逆电动机带动以恒定速度在钢丝下经过时，试件的消电过程就告完成。为了更好的消除试件的残余电荷，在试件下方放置一块接地金属平板。如图3所示落球装置主体是固定在滑轨上的金属支架。持球装置一端固定于支架另一端由支撑杆支撑并可向下翻转，金属球放置于持球装置上。当滑动小车向右滑动至滑轨末端时，小车前端的三角楔推动顶杆向上移动，支撑杆右端被顶起，支撑持球装置的一端落下，持球装置失去支撑向下偏转，金属球由导向罩导向下落撞击试件。 高压交流电源、法拉第筒以及电荷仪是现有仪器。整个容器、碰撞装置、金属平板以及法拉第的外壁面、电荷仪都接地。
综上所述，本发明具有以下优点1.可以实现真空环境、可控湿度环境下脆性材料断裂带电实验；2.能实现自动控制；3.能够消除实验前待试材料的残余电荷；4.保证下落小球无初速度自由下落；5.可以测量脆性材料断裂带电量。
最后应说明的是以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明， 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种脆性材料断裂带电测量仪，其特征在于，包括密闭容器、小车(1)、消电电极 (5)、落球装置(9)和可逆电动机(14)，在密闭容器内设置有支架，在该支架的一角安装有可逆电动机(14)，另三个角安装有滑轮(12)，在该支架的上方设置两根平滑的滑轨(7)，所述小车(1)设置在该滑轨(7)上，并可在滑轨(7)上左右滑动，所述消电电极(5)设置在该滑轨(7)的上方，所述小车(1)的前端安装有三角楔(6)，在小车(1)的两端设置有牵引绳 (11)，所述落球装置(9 )安装在靠近三角楔(6 )的支架端上，所述落球装置(9 )上安装有金属球(8)，在该金属球(8)的落球位置处设置有法拉第筒(13)，在该法拉第筒(13)上电连接有电荷仪(15)，在消电电极(5)上电连接有交流高压电源。
2.根据权利要求1所述的脆性材料断裂带电测量仪，其特征在于，所述密闭容器侧壁的上端设置有阀门(10)，在与该侧壁相对的另一侧壁的底端设置有阀门(10)，并在底端的阀门的另一端连接有氮气瓶(19 )。
3.根据权利要求1或2所述的脆性材料断裂带电测量仪，其特征在于，所述密闭容器的内壁上粘有金属屏蔽网(17)。
4.根据权利要求1或2所述的脆性材料断裂带电测量仪，其特征在于，所述滑轨的下方安装有金属平板(18)。
5.根据权利要求1或2所述的脆性材料断裂带电测量仪，其特征在于，所述落球装置包括持球装置(91)、支撑杆(92)、固定套筒(94)、顶杆(93)和导向罩(95)，所述顶杆(93) 下端设置有与三角楔配合的缺口，其通过固定套筒(94)装在支架上并可上下移动，所述支撑杆(92)水平设置，为中点固定在支架上的杠杆，其一端靠顶杆(93)支撑，所述持球装置 (91)为斗型可向下偏转，并依靠支撑杆(92)的另一端支撑，金属球(8)通过导向罩(95)控制落向。
全文摘要
本发明公开了一种脆性材料断裂带电测量仪，在密闭容器内设置有支架，在支架的一角安装有可逆电动机(14)，另三个角安装有滑轮(12)，在支架的上方设置两根平滑的滑轨(7)，小车(1)设置在该滑轨(7)上，并可在滑轨(7)上左右滑动，消电电极(5)设置在该滑轨(7)的上方，小车(1)的前端安装有三角楔(6)，在小车(1)的两端设置有牵引绳(11)，落球装置(9)安装在靠近三角楔(6)的支架端上，落球装置(9)上安装有金属球(8)，在金属球(8)的落球位置处设置有法拉第筒(13)，在该法拉第筒(13)上电连接有电荷仪(15)，在消电电极(5)上电连接有交流高压电源。以实现测量出脆性材料断裂带电的目的。
文档编号G01N33/00GK102507870SQ20111034004
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月1日 优先权日2011年11月1日
发明者孙德文, 谢莉 申请人:兰州大学