一种高导电液体的电导率测量系统的制作方法

本发明涉及一种高导电液体的电导率测量系统。
背景技术：
：电导率是材料重要的物理特性之一，是人们研究凝聚态物质的一项重要参数。液态作为一种常见的凝聚态，人们对其电导率的测量已经做了很多的探索和研究。目前，测量液体电导率主要有接触式和非接触式两种方法，两者各有利弊。接触式电导率测量的精度较高，操作简便，所得结果较为可靠，但是因为是电极直接与液体相接触，所以可能会出现电极与液体发生反应，通电后液体温度升高等问题；而非接触式电导率测量，例如一种运用电磁感应原理的方法，初级线圈被交流电流激励产生的交流磁场使得被测液体形成感生电场，作用于次级线圈产生感应电动势，通过信号采集和后续计算得到液体的电导率，因为不直接和液体相接触，所以对液体本身影响较小，但是该方法中磁环外电流边缘效应和磁滞效应会带来误差。现有的市面上的电导率仪主要适用于低电导率的水质方面的检测，其量程的最大值一般不超过1000s/m，而对于一些高导电液体，例如低温液态合金，其电导率的数量级普遍在106s/m，显然已有的商业化的电导率仪不能满足该类液体的测量需求。低温液态合金能在常温下稳定保持液态，是现在研究的一大热门方向，作为冷却液在高温合金定向凝固和计算机散热系统上有着广阔的应用前景，也适合替代水银作为液体导电介质，甚至在药物载体和生物仿生材料中也有其一席之地。因此研究此类材料的电导率等物理性质具有重要的意义。技术实现要素：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高导电液体的电导率测量系统。本发明具有低成本、操作简便的特点。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高导电液体的电导率测量系统，它包括盛装高导电液体的装置、电阻测量部分和控制计算部分。其中，盛装高导电液体的装置包括主体和螺纹盖两部分；主体由内径5-8mm的主体圆柱体和4个电极组成，在主体圆柱体侧面沿着轴线方向并排开有4个直径1-1.5mm大小相同的孔，每个孔相距10mm；电极插入孔中，深度保持一致，电极与孔过盈配合；4个电极中，两端的两个电极为外电极，中间的两个电极为内电极；螺纹盖与主体圆柱体螺纹连接；主体圆柱体和螺纹盖均由绝缘材料制成。电阻测量部分包括直流电流源、纳伏表和引线；直流电流源的引线连接外电极，纳伏表的引线连接内电极。控制计算部分为计算机，直流电流源和纳伏表通过通用接口总线连接计算机。进一步地，所述高导电液体的电导率测量系统还包括恒温箱。测量时，盛装高导电液体的装置位于恒温箱中。进一步地，所述绝缘材料优选为塑料。进一步地，所述塑料优选为特氟龙。进一步地，所述电极为铜线。进一步地，所述计算机控制直流电流源输出0.01-0.5a的恒定电流，同时计算机每隔5秒记录一次纳伏表测得的电压值并换算成电阻，输出至txt文档中，读取文档中相应的所有电阻值，取平均后乘上主体圆柱体内腔的横截面积，再除以中间两个内电极之间的距离，即得到被测液体的电阻率，电阻率的倒数即为高导电液体的电导率。本发明的有益效果如下：1.本发明盛装高导电液体的装置加工过程简单，主体圆柱体的内径和内电极之间的距离能够快速而较为精确地测量得到，从根本上提高了电导率测试结果的准确性和可靠性；2.本发明主体圆柱体和螺纹盖制作材料选用特氟龙，价格低廉且不易附着杂质；盛装高导电液体的装置体积小巧，从而减少了测量所需的液体，很大程度上节约了被测液体高昂的成本，而且便于移动和携带；3.本发明盛装高导电液体的装置在测量时是置于恒温箱中的，因此可以减少温度变化对电导率测定结果的影响；4.本发明的测量原理为四电极法，能有效地避免接触电阻对液体实际电阻测量的影响；所用测定电压数值的仪器为纳伏表，测试精度高，能很好满足高导电液体电阻的测量需求，高导电液体指电导率大于等于104s/m的液体。附图说明图1为电导率测量中盛装高导电液体的实验装置图；图2为高导电液体的电导率测量系统结构示意图。具体实施方式以下结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。如图2所示，一种高导电液体的电导率测量系统包括盛装高导电液体的装置、电阻测量部分和控制计算部分。高导电液体指电导率大于等于104s/m的液体。如图1所示，盛装高导电液体的装置是包括主体和螺纹盖两部分的简易圆柱体装置；主体由内径5.62mm的主体圆柱体和电极组成，在主体圆柱体侧面沿着轴线方向并排开有4个直径1.3mm大小相同的孔，每个孔相距10mm；电极插入孔中，深度保持一致，电极与孔过盈配合，以防止液体从间隙中渗出；电极为铜线，4个电极中，两端的两个电极为外电极，中间的两个电极为内电极；螺纹盖与主体圆柱体螺纹连接；主体圆柱体和螺纹盖均为绝缘材料，优选为塑料，更优选为特氟龙。高导电液体的电导率测量系统还包括恒温箱，盛装高导电液体的装置位于恒温箱中。盛装高导电液体的装置在测量时平放，电极朝上，用绝缘夹具固定，置于28℃恒温箱中以排除温度变化对电导率测量结果的影响。盛装高导电液体的方法为，用针筒从装置主体的侧面注满液体后，盖上螺纹盖拧紧使装置密封。电极在使用前将其表面氧化层打磨掉，以防止在电导率测量时出现电阻极化现象。电阻测量部分包括直流电流源、纳伏表和引线；直流电流源的引线连接外电极，纳伏表的引线连接内电极。控制计算部分为计算机，直流电流源和纳伏表通过通用接口总线(general-purposeinterfacebus，gpib)连接计算机。计算机控制直流电流源分别输出0.01、0.05、0.1、0.3和0.5a的恒定电流，同时计算机每隔5秒记录一次纳伏表测得的电压值并换算成电阻，输出至txt文档中，分别读取文档中相应的所有电阻值，取平均后乘上主体圆柱体内腔的横截面积，再除以中间两个内电极之间的距离，即得到被测液体的电阻率，电阻率的倒数即为高导电液体的电导率。表1：一种成分为镓、铟和锡的高导电液体的电导率测量结果输出电流(a)0.010.050.10.30.5电导率(s/m)4.038×1064.026×1064.026×1064.025×1064.024×106测试一种成分为镓、铟和锡的高导电液体的电导率结果如表1所示。从表1中可以看出，不同输出电流下被测液体电导率的结果非常接近，表明实验的重复性很好，测试结果比较精确。而且根据实践可知，输出电流越大，测得的电压值越稳定，所得电导率测量结果更准确。当前第1页12