粉體材料自發(fā)極化性能測試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及材料自發(fā)極化性能測量技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種粉體材料自發(fā)極化 性能測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 具有自發(fā)極化效應(yīng)的天然礦物可廣泛應(yīng)用于環(huán)境與健康領(lǐng)域，合理、高效利用礦 物的這一特性定量表征其自發(fā)極化強(qiáng)度尤為重要，而現(xiàn)有的測試技術(shù)僅能通過坤特試驗(yàn)來 表征礦物材料自發(fā)極化效應(yīng)的強(qiáng)弱；此外，日本學(xué)者Kubo提出的電化學(xué)法，是通過計(jì)算溶 液電導(dǎo)率隨時間變化曲線的斜率對材料的自發(fā)極化強(qiáng)度進(jìn)行表征，但粉體溶液中離子濃 度、離子吸附、離子溶出等會影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性；在中國專利ZL201210078407. 7公開 的電氣石粉體材料自發(fā)極化性能測試裝置采用荷電轉(zhuǎn)換法的原理，該裝置在樣品室內(nèi)設(shè)置 有加熱元件，樣品室上部設(shè)有測溫元件，測溫控溫器與加熱元件連接，測試時需要對樣品進(jìn) 行加熱，存在熱釋電效應(yīng)干擾，使測試結(jié)果不準(zhǔn)確；另外，專利號為ZL200910228970. 6的中 國專利公開的粉體材料電極性的測試裝置及其測試方法采用外加電場法原理，該裝置由電 壓輸入裝置、溫度控制裝置、樣品承載裝置和電荷檢測輸出裝置組成，測試時存在外加電場 的干擾，會對測試結(jié)果產(chǎn)生很大影響，使測試結(jié)果不準(zhǔn)確，且測試過程需要的測試時間長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是：提供一種粉體材料自發(fā)極化 性能測試系統(tǒng)。該測試系統(tǒng)是用來測試粉體材料的自發(fā)極化強(qiáng)度，測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作 方便，可以快速有效地測試粉體材料的自發(fā)極化性能，大大提高了測試結(jié)果的精準(zhǔn)度。
[0004] 本發(fā)明解決所述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：提供一種粉體材料自發(fā)極化性能 測試系統(tǒng)，包括電動機(jī)、荷電轉(zhuǎn)換器、數(shù)字電壓表和計(jì)算機(jī)，其特征在于該測試系統(tǒng)還包括 電荷采集單元，電動機(jī)、電荷采集單元、荷電轉(zhuǎn)換器、數(shù)字電壓表和計(jì)算機(jī)依次連接，所述電 荷采集單元包括連接軸軸倉、樣品室底部磁極、內(nèi)置正極板、樣品蓋、集電環(huán)、樣品室、內(nèi)置 負(fù)極板、樣品室上部磁極、絕緣殼和圓柱體；所述樣品室為在圓柱體上端向其下端加工出的 環(huán)形凹槽，其頂部為敞口、底部為密封底，在樣品室的內(nèi)徑上設(shè)有內(nèi)置正極板，外徑上設(shè)有 內(nèi)置負(fù)極板；所述絕緣殼為下部開口的圓筒形，在絕緣殼內(nèi)部從上至下裝有樣品蓋、圓柱體 和樣品室底部磁極，樣品蓋蓋在圓柱體上，樣品室底部磁極位于圓柱體的底部，樣品室底部 磁極為中間帶孔的圓形磁極，電動機(jī)的電機(jī)軸穿過樣品室底部磁極與連接軸軸倉同軸螺紋 連接；絕緣殼下端支撐在電動機(jī)的外殼上，在絕緣殼的上部裝有樣品室上部磁極，樣品室上 部磁極上裝有集電環(huán)，由內(nèi)置正極板和內(nèi)置負(fù)極板分別引出導(dǎo)線與集電環(huán)連接，集電環(huán)通 過導(dǎo)線與荷電轉(zhuǎn)換器連接；所述連接軸軸倉為空心圓柱體，位于圓柱體底部中心處，與樣品 室同圓心。
[0005] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明測試系統(tǒng)采用自行設(shè)計(jì)的電荷采 集單元，測試過程不要加熱控制，通過電動機(jī)帶動電荷采集單元的樣品室轉(zhuǎn)動，由樣品室底 部磁極、樣品室下部磁極提供的磁場強(qiáng)度恒定的外加磁場，以及由勻角速度旋轉(zhuǎn)的電動機(jī) 帶動樣品室旋轉(zhuǎn)，使運(yùn)動電荷在磁場中受洛倫茲力會改變運(yùn)動方向，使由自發(fā)極化產(chǎn)生的 雜亂無章的電荷短時間內(nèi)順向，并向極板方向運(yùn)動，由集電環(huán)收集電荷，達(dá)到最大限度的收 集自發(fā)極化電荷的目的，實(shí)現(xiàn)了對粉體試樣自發(fā)極化強(qiáng)度的快速準(zhǔn)確測試。
[0006] 本發(fā)明測試系統(tǒng)簡化了粉體材料自發(fā)極化性能的測試方法、縮短了自發(fā)極化強(qiáng)度 的測試時間，測試過程平均用時30min。對于不同粒度、不同種類的測試樣品，在重復(fù)性條件 下，兩次測量結(jié)果之差的絕對值以95%的置信概率不超出的范圍小于等于8. 199X10 6C/ m2。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，可以有效測試粉體材料的自發(fā)極化性能，大大提高測試結(jié) 果的精準(zhǔn)度。
【附圖說明】
[0007] 圖1為本發(fā)明粉體材料自發(fā)極化性能測試系統(tǒng)一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)框圖。
[0008] 圖2為本發(fā)明粉體材料自發(fā)極化性能測試系統(tǒng)一種實(shí)施例的電荷采集單元2的剖 視圖。
[0009] 圖中，1.電動機(jī)；2.電荷采集單元；3.荷電轉(zhuǎn)換器；4.數(shù)字電壓表；5.計(jì)算機(jī)； 201.連接軸軸倉；202.樣品室底部磁極；203.內(nèi)置正極板；204.樣品蓋；205.集電環(huán)； 206.樣品室；207.內(nèi)置負(fù)極板；208.樣品室上部磁極；209.絕緣殼；210.圓柱體。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但并不以此作為對本申請權(quán)利要 求保護(hù)范圍的限定。
[0011] 本發(fā)明粉體材料自發(fā)極化性能測試系統(tǒng)（簡稱測試系統(tǒng)，參見圖1-2)包括電動機(jī) 1、電荷采集單元2、荷電轉(zhuǎn)換器3、數(shù)字電壓表4和計(jì)算機(jī)5,電動機(jī)1、電荷采集單元2、荷電 轉(zhuǎn)換器3、數(shù)字電壓表4和計(jì)算機(jī)5依次連接，所述電荷采集單元2包括連接軸軸倉201、樣 品室底部磁極202、內(nèi)置正極板203、樣品蓋204、集電環(huán)205、樣品室206、內(nèi)置負(fù)極板207、 樣品室上部磁極208、絕緣殼209和圓柱體210 ;所述樣品室206為在圓柱體210上端向其 下端加工出的環(huán)形凹槽，其頂部為敞口、底部為密封底，在樣品室206的內(nèi)徑上設(shè)有內(nèi)置正 極板203,外徑上設(shè)有內(nèi)置負(fù)極板207 ;所述絕緣殼209為下部開口的圓筒形，在絕緣殼209 內(nèi)部從上至下裝有樣品蓋204、圓柱體210和樣品室底部磁極202,樣品蓋204蓋在圓柱體 210上，樣品室底部磁極202位于圓柱體210的底部，樣品室底部磁極202為中間帶孔的圓 形磁極，電動機(jī)1的電機(jī)軸穿過樣品室底部磁極202與連接軸軸倉201同軸螺紋連接；絕緣 殼209下端支撐在電動機(jī)1的外殼上，在絕緣殼209的上部裝有樣品室上部磁極208,樣品 室上部磁極208上裝有集電環(huán)205,由內(nèi)置正極板203和內(nèi)置負(fù)極板207分別引出導(dǎo)線與集 電環(huán)205連接，集電環(huán)205通過導(dǎo)線與荷電轉(zhuǎn)換器3連接；所述連接軸軸倉201為空心圓柱 體，位于圓柱體210底部中心處，與樣品室206同圓心。
[0012] 本發(fā)明的進(jìn)一步特征在于所述內(nèi)置負(fù)極板207和內(nèi)置正極板203的直徑比為 1. 1-1. 3 ;所述連接軸軸倉201直徑與內(nèi)置正極板203的直徑之比為0. 16-0. 22,所述絕緣 殼209與內(nèi)置正極板203直徑比為1. 7-2. 0。
[0013] 本發(fā)明的進(jìn)一步特征在于所述圓柱體210的材質(zhì)為聚四氟乙烯，直徑為40~ 45mm、高為50~56mm;所述樣品室206凹槽的深度為40~45mm，所述樣品蓋204與圓柱體 210同直徑；所述連接軸倉201的深度為10~12mm，所述絕緣殼209直徑為55~60mm，如 此設(shè)置能夠使電荷采集單元2結(jié)構(gòu)更合理，有利于提高測試結(jié)果的精準(zhǔn)度。
[0014] 本發(fā)明的進(jìn)一步特征在于所述樣品室底部磁極202和樣品室上部磁極208均為大 小相等的環(huán)形磁鐵，其外徑為45~50mm，內(nèi)徑為10~12mm，高度為8~10mm，樣品室上部 磁極208下表面與絕緣殼209上表面直接接觸，樣品室下部磁極202上表面與圓柱體底部 直接接觸；所述集電環(huán)205為帽式集電環(huán)，外徑為15mm。
[0015] 本發(fā)明的進(jìn)一步特征在于所述內(nèi)置正極板203與內(nèi)置負(fù)極板207材料為導(dǎo)電金屬 膜材料，可以為鋁箱，分別將鋁箱粘在樣品室206的內(nèi)徑上及外徑上，構(gòu)成樣品室的兩個電 極，收集到的電荷再通過導(dǎo)線、集電環(huán)205傳輸至荷電轉(zhuǎn)換器3。
[0016] 圖1所示的實(shí)施例中，本發(fā)明粉體材料自發(fā)極化性能測試系統(tǒng)包括電動機(jī)1、電荷 采集單元2、荷電轉(zhuǎn)換器3、數(shù)字電壓表4和計(jì)算機(jī)5,電荷采集單元2通過電動機(jī)軸與電動 機(jī)1相連接，電荷采集單元2通過內(nèi)置正極板203和內(nèi)置負(fù)極板207由導(dǎo)線與集電環(huán)205 相連接，集電環(huán)205再由導(dǎo)線與荷電轉(zhuǎn)換器3相連接，荷電轉(zhuǎn)換器3采用數(shù)據(jù)線與數(shù)字電壓 表4相連接，數(shù)字電壓表4采用數(shù)據(jù)線和計(jì)算機(jī)5相連。
[0017] 圖2所示的實(shí)施例中，本發(fā)明粉體材料自發(fā)極化性能測試系統(tǒng)中的電荷采集單元 2包括連接軸軸倉201、樣品室底部磁極202、內(nèi)置正極板203、樣品蓋204、集電環(huán)205、樣品 室206、內(nèi)置負(fù)極板207、樣品室上部磁極208、