一种玻璃熔液高温电阻率的测量装置

1.本实用新型涉及玻璃研发领域，具体涉及一种测试玻璃熔液高温电阻率的测量装置。


背景技术：

2.随着我国低、中、高放射性废物的核设施建成进程的加快，各类放射性废物体的玻璃固化处理的需求量具有很大的增加。而放射性废物固化玻璃的评价标准中，重要指标包括化学组成、抗浸出性、导热性能、液相温度、电阻率等。
3.电阻率作为玻璃熔液的电学性质，尤其是高温玻璃熔液的电阻率的特性鉴定能够反映出放射性废物固化玻璃在制备过程中产生的热量，对生产起着十分重要的作用，并贯穿整个生产工艺的全过程。因此，国内外学者们对玻璃熔液的高温电阻率的测量展开了广泛的研究。
4.电极法的原理基于欧姆定律，即在恒电流条件下，测定已知长度和横截面积的容器中玻璃熔液的体积电阻，进而获得玻璃熔液的电阻率。电极法的装置较简单因而被广泛应用，但电极法存在的最重要的问题是：如何选取玻璃熔液的容器，以保证测量的稳定性以及精度。目前，中国实用新型申请号2017213238125、名称为“一种玻璃熔液电阻率测量装置”的中国实用新型专利就基于典型的电极法，其主体采用坩埚盛装玻璃熔液，而高温时玻璃熔液易挥发，这就影响了两电极之间玻璃熔液的长度和横截面积，造成电阻率测量的稳定性和精度下降。同时，在该技术方案中，需要人工记录电流表和电压表数值，也会影响测量准确度。
5.目前，国内商业化高温电阻率仪的生产主要集中在宁波瑞柯伟业仪器有限公司，产品名称为“瑞柯导体高温电阻率测试仪ft-351”，但其测试方法比较复杂，使用双电测四探针法，参照标准为单晶硅的电阻率测试标准。同时，该设备价格昂贵，高达数十万人民币。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种测量精度高、成本低、可用于不同类型玻璃熔液的高温电阻率的测量装置。
7.本实用新型采取以下技术方案实现以上目的：
8.一种玻璃熔液高温电阻率的测量装置，包括试样的加热装置、对试样进行电学性能测试的电性能测试系统，其特点在于，所述加热装置为四周用隔热材料封闭、顶部开口的炉体；在所述炉体内设有用于盛装玻璃熔液的u型管和等间隔分布的加热体，该加热体通过电源线连接电源；
9.所述电性能测试系统包括热电偶、一对电极、伏安表、温度控制器和计算机；所述热电偶与温度控制器连接，通过温度控制器控制所述炉体中的加热温度；所述一对电极一端与玻璃熔液接触，另一端通过导线与伏安表连接，所述的计算机实时采集所述伏安表中测量的数据。
10.所述炉体的形状为圆柱体。
11.所述炉体中间有一小孔，小孔的尺寸与热电偶的尺寸匹配，热电偶接近井式炉腔，通过导线与温度控制器连接。
12.所述u型管为铂金或石英材质。
13.所述电极为铂金材质。
14.所述u型管具有配套的盖体，盖体中间设有一小孔，小孔与所述电极的尺寸匹配。
15.通过伏安表测量与玻璃熔液接触的电极之间的电流电压计算电阻率。
16.所述伏安表与计算机连接，实时记录数据。
17.由于本实用新型采用直接测量并实时记录电阻率的技术方案，与现有技术相比，本实用新型具有成本低、结构简单、测量准确度和精度高、自动化、操作方便的技术效果。
附图说明
18.图1为本实用新型的结构图；
19.图2为本实用新型的电性能厕所系统的原理图；
20.图中：1-1为炉体，1-2为隔热材料，1-3为加热棒，1-4为井式炉腔，1-5为u型管，1-6为玻璃熔液，1-7为热电偶，1-8为电源线，1-9为温度控制器，1-10为计算机，1-11为电源，1-12为伏安表，1-13为导线，1-14为电极。
具体实施方式
21.参照说明书附图1，其示出了测试玻璃熔液电阻率的装置，包括加热装置以及对所述试样进行电性能测试的电性能测试系统。其中加热装置包括四周用隔热材料1-2封闭、顶部开口的炉体1-1，炉体1-1内设有顶部开口的炉腔1-4。装有玻璃熔液1-6的u型管1-5置于炉腔1-4内。在所述炉体1-1内设有等间隔的加热体1-3；加热体通过电源线1-8连接电源1-11。
22.所述电性能测试系统包括热电偶1-7，一对电极1-14和伏安表1-12。所述热电偶连接温度控制器1-9控制温度，所述伏安表连接计算机1-10实时记录数据。
23.电极选用铂金材料，铂金具有较高的热稳定性和较高电导率，适用于高温环境。u型管选用铂金或石英材质，二者具有较高稳定性，可耐高温1600℃。
24.使用所述u型管，是为了固定两电极之间的玻璃熔液的横截面积和长度，使得测量的数据更准确。
25.根据测出的高温下玻璃熔液的电阻值r以及两电极之间玻璃熔液的长度l和横截面积s，通过电阻率公式ρ＝rs/l计算得到高温下的电阻率ρ。
26.测试方法包括以下步骤：
27.a)将玻璃试样装入u型管中，置于炉腔内，盖上u型管的盖体，用导线与电极固定，将电极通过u型管盖体上的孔引入u型管内的预定位置；
28.b)将所述导线连接伏安表，所述伏安表与计算机连接；
29.c)按照预定程序对玻璃试样加热，启动所述电性能测试系统对试样进行测试，实时记录测试数据；
30.为了提高测试精度，所述伏安表采用正负极周期性切换，电流按照30s为周期进行
切换。


技术特征：
1.一种玻璃熔液高温电阻率的测量装置，包括试样的加热装置、对试样进行电学性能测试的电性能测试系统，其特征在于，所述加热装置为四周用隔热材料封闭、顶部开口的炉体(1-1)；在所述炉体内设有用于盛装玻璃熔液的u型管(1-5)和等间隔分布的加热体(1-3)，该加热体(1-3)通过电源线(1-8)连接电源(1-11)；所述电性能测试系统包括热电偶(1-7)、一对电极(1-14)、伏安表(1-12)、温度控制器(1-9)和计算机(1-10)；所述热电偶(1-7)与温度控制器(1-9)连接，通过温度控制器控制所述炉体中的加热温度；所述一对电极(1-14)一端与玻璃熔液接触，另一端通过导线与伏安表(1-12)连接，所述的计算机(1-10)实时采集所述伏安表(1-12)中测量的数据。2.根据权利要求1所述的一种玻璃熔液高温电阻率的测量装置，其特征在于，所述的炉体(1-1)顶部开口的尺寸与u型管(1-5)整体宽度匹配。3.根据权利要求1所述的一种玻璃熔液高温电阻率的测量装置，其特征在于，所述炉体为圆柱体。4.根据权利要求1或2所述的一种玻璃熔液高温电阻率的测量装置，其特征在于，所述炉体中间有一小孔，小孔的直径与热电偶的直径匹配，使热电偶一端穿过小孔接近炉体内u型管(1-5)，另一端通过导线与温度控制器连接。5.根据权利要求1所述的一种玻璃熔液高温电阻率的测量装置，其特征在于，所述u型管为铂金或石英材质。6.根据权利要求1所述的一种玻璃熔液高温电阻率的测量装置，其特征在于，电极为铂金材质。7.根据权利要求4所述的一种玻璃熔液高温电阻率的测量装置，其特征在于，所述u型管具有盖体，盖体上设有供一对电极(1-14)穿过的小孔。8.根据权利要求1所述的一种玻璃熔液高温电阻率的测量装置，其特征在于，通过伏安表测量与玻璃熔液接触的电极之间的电流电压，进而计算电阻率。

技术总结
一种玻璃熔液高温电阻率的测量装置，包括对试样进行加热的加热装置、对试样进行电学性能测试的电性能测试系统。所述加热装置包括四周用隔热材料封闭、顶部开口的炉体，在所述炉体中设有用于盛装熔化玻璃熔液的U型管，炉体周围设有间隔相等的加热棒；所述加热棒用电源线连接电源。其中所述电性能测试系统包括热电偶，电极和伏安表；所述热电偶与温度控制器连接，通过温度控制器控制所述炉体中的加热温度；所述电极一端与玻璃熔液接触，另一端通过导线与伏安表连接，通过计算机实时采集所述伏安表中测量的数据。由于本实用新型采用新型熔液容器、直接测量并实时记录电阻率的技术方案，与现有技术相比，本实用新型具有成本低、结构简单、测量准确度和精度高、自动化、操作方便的技术效果。的技术效果。的技术效果。


技术研发人员：孙焰 王欣 钱敏 唐景平 胡丽丽 陈树彬
受保护的技术使用者：中国科学院上海光学精密机械研究所
技术研发日：2021.08.16
技术公布日：2022/3/8