一種固液導體接觸電阻測量方法
2023-08-05 11:17:41 2
專利名稱：一種固液導體接觸電阻測量方法
技術領域：
本發明涉及一種固液導體接觸電阻測量方法。
背景技術：
在液態金屬磁流體發電機中，磁流體發電通道內液態金屬和固體電極之間存在電極壓降，並將此電極壓降定義為接觸電阻產生的壓降。液態金屬直接與固體電極接觸，液態金屬中的電流通過固體電極輸出，因而，液態金屬與固體電極間的電接觸性能，直接影響液態金屬磁流體發電機的輸出特性。接觸電阻是指兩個接觸導體(元件)在接觸部位產生的電阻，即接觸表面兩邊的電位差與通過接觸表面的電流的比值，符合歐姆定律。接觸電阻是接觸導體的界面間電接觸性能的主要特徵參數。目前，對固體材料界面的接觸電阻的研究較多，而對於固液導體接觸面的接觸電阻研究比較少。中國專利CN102735894A提出一種插入式接觸電阻測量夾頭，中國專利CN202421226U提出一種小接觸電路迴路電阻測試鉗，中國專利CN202351274U提出一種開關接觸電阻測量鉗，均無法測量固體導體與液體導體之間的接觸電阻。中國專利CN102707149A提出的積分式接觸電阻測量系統及測量方法，中國專利CN102707153A提出的基於電壓——頻率變換法的接觸電阻測量系統，中國專利CN102565537A提出的一種滑動電接觸模擬測試系統，中國專利CN201218825Y提出的接觸電阻測量裝置，中國專利CN101021558A提出的採用三環法測量導電環接觸電阻的方法，中國專利CN101363881A提出的電阻測試方法，中國專利CN101441234A提出的一種自適應穩定接觸的電阻測量裝置，均不適用在固體導體與液體導體之間的接觸電阻測量。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術不能測量固體導體與液體導體之間的接觸電阻的缺點，提出一種測量固液導體接觸電阻的方法。本發明測量方法使用的工具和設備包括:一個絕緣材料製成的長方形的槽和電阻測量儀。所述的絕緣材料製成的長方形槽內盛有液態導體。一對長方形的固體導體的長寬高相等。所述的固體導體的寬度與所述的絕緣材料製成的長方形槽內短邊的寬度相等。兩個固體導體分別插入所述的槽內兩端。兩個固體導體的一部分浸入液態導體中，另一部分露出液態導體液面。浸入液態導體的固體導體部分在與液態導體接觸面上的任意點都是同等電位。測量前，固體導體除了與液態導體所接觸的表面，其餘表面，如:固體導體與液態導體接觸面的背面、固體導體與液態導體接觸面相鄰的左右兩個側面和浸泡在液態導體裡固體導體的底面，均均勻塗抹有絕緣膠，使固體導體除與液態導體接觸的表面外的其餘表面絕緣，以防止測量過程中其餘表面與液態導體接觸導致漏電。電阻測量儀的夾子夾在固體導體未浸入液態導體的部分的兩端，測量兩個固體露出液態導體液面部分的電阻，並對電阻測量儀的夾子所夾固體導體的這兩處位置做標記，以使每次測量兩個固體導體之間的電阻時電阻測量儀的夾子都夾在同一位置，保證兩個導體之間的電阻中兩個固體露出液態導體液面部分的電阻保持不變。
本發明測量方法的原理是通過改變浸在液態導體內的固體導體之間的距離，測量不同距離下兩固體導體之間的電阻，然後通過差值法消除兩固體導體電阻和液態導體電阻，求出兩個固體導體與液態導體的接觸電阻。本發明測量方法的步驟如下:1、首先把一對固體導體固定在所述的絕緣材料製成的長方形槽內的兩端，用遊標卡尺測量兩個固體導體之間的間距SL1，在所述的槽內倒入高度為H的液態導體，兩個固體導體之間的液態導體體積為A。用電阻測量儀測量兩個固體導體之間的電阻Rab1 ；2、然後改變兩個固體導體之間的間距，用遊標卡尺測量兩個固體導體之間的間距為L2, L2I1，兩個固體導體之間的液態導體體積為B，B〈A，用電阻測量儀測量兩個固體導體間的電阻Rab2 ；3、再次改變兩個固體導體的位置，用遊標卡尺測量兩個固體導體之間的間距為L3, L3=L1-L2，兩個固體導體之間的液態導體體積為C，C=A-B,用電阻測量儀測量兩個固體導體間的電阻Rab3。測量過程中，因為液態導體的高度H保持不變，所以兩個固體導體與液態導體的接觸面也就保持不變。整個測量過程中，兩個固體導體與液態導體的接觸電阻Rab保持不變。所述的步驟I測量得到的兩個固體導體之間的電阻Rab1中包括兩個固體導體的電阻、體積為A的液態導體的電阻和兩個固體導體與液態導體的接觸電阻Rab ;所述的步驟2測量得到的兩個固體導體之間的電阻Rab2中包括兩個固體導體的電阻、體積為B的液態導體的電阻和兩個固體導體與液態導體的接觸電阻Rab ;所述的步驟3測量得到的兩個固體導體之間的電阻Rab3中包括兩個固體導體的電阻、體積為C的液態導體的電阻和兩個固體導
體與液態導體的接觸電阻Rab。因為Λ = /- +，電阻R的大小隻與電阻率P，長度I和截面
積S有關,在同一溫度下,體積為A的液態導體、體積為B的液態導體和體積為C的液態導體的電阻率相同，所述步驟1、2和3的測量過程中，兩個固體導體與液態導體的接觸面積不
變，所以體積為A的液態導體的電阻為Λ4 =/>.、體積為B的液態導體的電阻為Λ5 =
和體積為C的液態導體的電阻為^C = / j，因為L1 = L2+L3,所以可得出= +
即RA=RB+RC，其中，P為液態導體電阻率，S為液態導體導電面積。所以體積為A的液態導體的電阻等於體積為B的液態導體和體積為C的液態導體的電阻之和。最後用差值法可消去除接觸電阻以外的所有阻值，求得接觸電阻Rab。本發明能夠精確的測量出固液導體的接觸電阻，並且通過多次測量能夠得出不同固液導體電接觸特性，從而可以分析固液導體接觸電阻對液態金屬磁流體發電機的輸出特性的影響。
圖1為測量固體導體和液態導體接觸面高度示意圖；圖2為兩固態導體電阻測量方法示意圖3a為對兩固態導體進行絕緣處理主視圖；圖3b為對兩固態導體進行絕緣處理俯視圖；圖3c為對兩固態導體進行絕緣處理左視圖；圖4為第一次測量兩固態導體之間的電阻示意圖；圖5為第二次測量兩固態導體之間的電阻示意圖；圖6為第三次測量兩固態導體之間的電阻示意圖。圖中:I第一固體導體、2第二固體導體、3體積為A的液態導體、4體積為B的液態導體、5體積為C的液態導體、6第一固體導體上端標記、7第二固體導體上端標記、8第一固體導體下端標記、9第二固體導體下端標記、10固體導體和液態導體接觸面、11固體導體與液態導體接觸面的背面、12固體導體與液態導體接觸面相鄰的左右兩個側面、13浸在液態導體裡固體導體的底面、14絕緣材料製成的長方形槽。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施方式
進一步說明本發明。本發明測量裝置為一個絕緣材料製成的長方形槽14，還需要配置一臺電阻測量儀。如圖1所示，一對長寬高相等的長方形固體導體I和2插入所述的槽14的兩端，一對固體導體1、2的寬度與所述的槽14內短邊的寬度相等。電阻測量儀和一對固體導體1、2連接，測量電阻值。本發明測量方法的步驟如下:1、如圖1所示，將一對固體導體1、2固定放置在長方形槽14的兩端，在槽14內倒入體積為A的液態導體3，用遊標卡尺測量液態導體3的高度H和第一固態導體I和第二固體導體2的間距Lp2、如圖2所示，取出一對固體導體1、2，因為液態導體3的高度為H，所以一對固體導體1、2浸入在液態導體的長度即為H，所以在一對固體導體1、2未沒入到液態導體的固體導體的上下兩端做標記，在第一固體導體I上標記:上端標記6和下端標記8 ;在第二固體導體2上標記:上端標記7和下端標記9。然後用電阻測量儀的夾子夾在第一固體導體I的上端標記6和下端標記8，測量出第一固體導體I露出液態導體3部分的電阻ra;同樣用電阻測量儀的夾子夾在第二固體導體2的上端標記7和下端標記9，測量出第二固體導體2露出液態導體3部分的電阻rb。3、在第一固體導體I和第二固體導體2除了與液態導體3的接觸面10外的其餘表面做絕緣:用絕緣膠均勻塗抹在固體導體與液態導體接觸面的背面11，如圖3b所示；固體導體與液態導體接觸面相鄰的左右兩個側面12，如圖3a所示；浸泡在液態導體裡的固體導體的底面13，如圖3c所示；使上述表面絕緣，保證在測量過程中與液態導體不導電。液體導體高度為H，所以絕緣只需保證固體導體除與液態導體3的接觸面10外的其餘表面不漏電即可。4、如圖4所示，把做了絕緣的一對固體導體1、2固定在長方形槽14的兩端，使固體導體1、2和液態導體的兩個接觸面相對。兩個固體導體1、2的間距為L1，兩個固體導體1、2之間的液態導體3的體積為A，此時用電阻測量儀的夾子分別夾在第一固體導體I的上端標記6處和第二固體導體2的上端標記7處，測量出兩個固體導體1、2間的電阻Rab115
5、如圖5所示,移動固體導體,改變兩個固體導體1、2的間距，用遊標卡尺測量固體導體1、2間距為L2，L2〈Llt)此時固體導體1、2之間的液態導體4的體積為B，B〈A，此時用電阻測量儀的夾子分別夾在兩個固體導體I的上端標記6處和第二固體導體2的上端標記7處,測量出兩個固體導體1、2間的電阻Rab2。6、如圖6所示，再次改變兩個固體導體1、2的位置，用遊標卡尺測量兩個固體導體1、2之間的距離為L3, L3=L1-L2,固體導體1、2之間的液態導體5的體積為C，C=A_B，此時用電阻測量儀的夾子分別夾在第一固體導體I的上端標記6處和第二固體導體2的上端標記7處，測量出兩個固體導體1、2間的電阻Rab3。7、最後用差值法消去除接觸電阻以外的所有阻值，求得接觸電阻Rab。計算方法如下:設上述步驟4中體積為A的液態導體3的電阻為RA、步驟5中體積為B的液態導體4的電阻為RB，步驟6中體積為C的液態導體5的電阻為RC。已知電阻為:第一固體導體I的電阻ra，第二固體導體2的電阻rb，三次測量總電阻 Rab」 Rab2、Rab3。Rab!=r a+RA+r b+RabRab2=ra+RB+rb+RabRab 3=r a+RC+r b+RabRA=RB+RC通過Rab1-Rab2可求出RC的值:Rab1-Rab2=ra+RA+rb+Rab-ra-RB-rb-Rab=RA-RB=RC把RC的值代入Rab3中，即可得出接觸電阻Rab的值:Rab=Rab 3~r a-RC~r b通過上述推導則求出兩個固體導體1、2與液態導體之間接觸電阻Rab的值。本發明測量方法可 以通過多次測量，取接觸電阻Rab平均值，得到最為精確的接觸電阻值。
權利要求
1.一種固液導體接觸電阻測量方法，其特徵在於:所述的測量方法步驟如下: (O首先把一對固體導體(1、2)固定在絕緣材料製成的長方形槽(14)內的兩端，用遊標卡尺測量兩個固體導體(1、2)之間的間距為L1，在所述的槽(14)內倒入高度為H的液態導體，兩個固體導體(1、2)之間的液態導體體積為A ;用電阻測量儀測量兩個固體導體(1、2)之間的電阻Rab1 ； (2)然後改變兩個固體導體(1、2)之間的間距，用遊標卡尺測量兩個固體導體之間的間距為L2, L2I1，兩個固體導體(1、2)之間的液態導體體積為B，B〈A，用電阻測量儀測量兩個固體導體間的電阻Rab2 ； (3)再次改變兩個固體導體(1、2)的位置，用遊標卡尺測量兩個固體導體(1、2)之間的間距為L3, L3=L1-L2，兩個固體導體(1、2)之間的液態導體體積為C，C=A-B,用電阻測量儀測量兩個固體導體(1、2)之間的電阻Rab3 ； (4)最後用差值法消去除接觸電 阻以外的所有阻值，求得接觸電阻Rab。
2.按照權利要求1所述的固液導體接觸電阻測量方法，其特徵在於:所述的步驟(4)的計算方法如下: 設所述的體積為A的液態導體3的電阻為RA、體積為B的液態導體4的電阻為RB，體積為C的液態導體5的電阻為RC ； 已知電阻為:第一固體導體I的電阻ra，第二固體導體2的電阻rb，三次測量兩個固體導體間的電阻為RabpRab^Rab3 ；Rab^ra+RA+rb+RabRab2=ra+RB+rb+RabRab3=ra+RC+rb+RabRA=RB+RC 通過Rab1-Rab2可求出RC的值:Rab1-Rab2=ra+RA+rb+Rab-ra-RB-rb-Rab=RA-RB=RC把RC的值代入Rab3中，即可得出接觸電阻Rab的值:Rab=Rab3-ra-RC-rb。
3.按照權利要求2所述的固液導體接觸電阻測量方法，其特徵在於:所述的體積為A的液態導體的電阻為= 體積為B的液態導體的電阻為遞=/>|，體積為C ΛiS的液態導體的電阻為= ;兩個固體導體(1、2)之間的間距L1=LJL3，所以可得出 =,BP RA=RB+RC,其中，P為液態導體電阻率，S為液態導體導電面積；體積為A的液態導體(3)的電阻Rab1等於體積為B的液態導體(4)的電阻和體積為C的液態導體(5)的電阻之和。
全文摘要
一種固液導體接觸電阻測量方法，測量兩固體導體與液態導體之間的接觸電阻Rab的方法是首先把一對固體導體(1、2)固定在絕緣材料製成的長方形槽(14)內的兩端，兩個固體導體(1、2)之間的間距為L1，倒入高度為H的液態導體，兩個固體導體間是體積為A的液態導體，測量兩個固體導體間的電阻Rab1；然後改變兩個固體導體(1、2)間距為L2，L2<L1，兩個固體導體間是體積為B的液態導體，B<A，測量兩個固體導體間的電阻Rab2；再次改變兩個固體導體(1、2)的位置，使兩個固體導體(1、2)間距為L3，L3=L1-L2，兩個固體導體間是體積為C的液態導體，C=A-B，測量兩個固體導體間的電阻Rab3。最後用差值法消去除接觸電阻以外的所有阻值，求得接觸電阻Rab。
文檔編號G01R27/02GK103163375SQ20131005372
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月19日 優先權日2013年2月19日
發明者夏琦, 李然, 劉豔嬌, 彭愛武, 趙凌志, 李建, 許玉玉, 沙次文 申請人:中國科學院電工研究所