导电防雷材料载流测试系统及方法

    专利查询2025-05-04  30


    本发明属于导电防雷材料载流测试领域,尤其涉及一种导电防雷材料载流测试系统及方法。


    背景技术:

    1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息,不必然构成在先技术。

    2、防雷材料的防护原理是利用其优异的导电性能从结构表面疏导雷电流,耗散雷击能量,使被保护的内部结构不受破坏。因此,雷击过程防雷材料导电性能的变化是其防护性能的关键所在。

    3、在雷击过程中,导电复合材料能够传导雷电流,并且在传导电流的过程中产生焦耳热,引发树脂基体发生热解、烧蚀等损伤。所以,确定导电复合材料雷击过程导电性能的变化需要两个必要研究条件分别为:(1)采用载流电致焦耳热的材料升温方式;(2)同时考虑材料温度和热反应程度对导电性能的影响。

    4、因此,目前迫切需要一种能够实现雷击载流电致焦耳热自加热的升温模式,且能够精确得到材料在雷击载流过程中的电阻变化的导电防雷材料载流测试系统及方法。


    技术实现思路

    1、为了解决上述背景技术中存在的技术问题,本发明提供一种导电防雷材料载流测试系统及方法,其能够实现雷击载流电致焦耳热自加热的升温模式,以及精确得到材料在雷击载流过程中的电阻变化。

    2、为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

    3、本发明的第一个方面提供一种导电防雷材料载流测试系统。

    4、一种导电防雷材料载流测试系统,包括:放电模块、环境箱、样品电极装夹模块、测温模块、图像采集模块、电信号采集模块及控制模块;

    5、所述样品电极装夹模块设置在环境箱内,且样品电极装夹模块上固定有导电防雷材料;所述放电模块与控制模块及样品电极装夹模块分别相连,所述控制模块用于控制放电模块模拟雷击放电;

    6、所述测温模块及图像采集模块共焦布设在导电防雷材料上方;所述电信号采集模块、测温模块及图像采集模块同步采集导电防雷材料的电压信号与电流信号及导电防雷材料表面同一位置的温度和损伤形态图像并传送至控制模块;

    7、所述控制模块用于根据同步接收到的电压信号与电流信号、温度信号和损伤形态图像,构建出导电防雷材料的载流电阻随温度的变化关系及导电防雷材料在对应温度下的损伤状态。

    8、作为一种实施方式,所述测温模块及图像采集模块与环境箱相对的位置处设置有光学玻璃视窗。

    9、作为一种实施方式,所述测温模块及图像采集模块分别通过对应的套筒固定在预设位置的光学玻璃视窗上。

    10、作为一种实施方式,所述套筒内设置有可旋转部件,以用于微调测温模块及图像采集模块来实现多点共焦。

    11、作为一种实施方式,所述测温模块由至少一个红外测温探头和红外热像仪组成,以用于同时测量导电防雷材料的高频温度点数据和低频温度分布数据。

    12、作为一种实施方式,所述控制模块用于将红外测温探头和红外热像仪传送来的温度信号进行拼接,得到测试过程中的完整温度曲线。

    13、作为一种实施方式,所述控制模块用于根据同步接收到的电压信号及电流信号,计算对应测试时间点的导电防雷材料电阻,再根据对应测试时间点的温度信号,绘制出导电复合材料载流电阻-温度关系曲线。

    14、作为一种实施方式,在所述控制模块中预先存储有训练好的图像分类模型,基于图像分类模型对损伤形态图像的损伤程度进行分类,得到相应损伤程度。

    15、作为一种实施方式,所述环境箱内的气氛及气压均可控。

    16、本发明的第二个方面提供一种基于导电防雷材料载流测试系统的测试方法。

    17、一种基于导电防雷材料载流测试系统的测试方法,包括:

    18、将导电防雷材料固定在样品电极装夹模块上,并调整环境箱内的气氛及气压至预设环境;

    19、控制放电模块模拟雷击放电,并作用于导电防雷材料上;

    20、同步采集导电防雷材料的电压信号与电流信号及导电防雷材料表面同一位置的温度和损伤形态图像;

    21、根据同步接收到的电压信号与电流信号、温度信号和损伤形态图像,构建出导电防雷材料的载流电阻随温度的变化关系及导电防雷材料在对应温度下的损伤状态。

    22、本发明的有益效果是:

    23、(1)本发明提供了一种导电防雷材料载流测试系统及方法,其通过同步采集导电防雷材料的电压信号与电流信号及导电防雷材料表面同一位置的温度和损伤形态图像,确保了构建导电防雷材料的载流电阻-温度-损伤对应关系的准确性,显著提高了导电防雷材料的防雷性能评估能力和效率,为导电防雷材料的防雷研究和应用开发提供了强有力的技术支持。

    24、(2)本发明利用控制模块来精确控制放电模块的电流或电压大小、波形和施加时间,并且能够控制样品材料所处环境的气氛和真空度,还能在极宽的温度区间内精确测量材料同一位置处的温度、导电性能的变化,并实时同步记录关键参数,如电流、电压和温度,特别适合于航空航天、风电、新能源汽车等防雷领域进行导电防雷材料的防雷性能评估,且能够广泛扩展到任何需要精确电阻-温度特性测试的领域。

    25、(3)本发明利用红外测温探头和红外热像仪同时测量导电防雷材料的高频温度点数据和低频温度分布数据,能够准确模拟样品材料在雷击载流过程中电生热的内部自加热模式。

    26、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。



    技术特征:

    1.一种导电防雷材料载流测试系统,其特征在于,包括:放电模块、环境箱、样品电极装夹模块、测温模块、图像采集模块、电信号采集模块及控制模块;

    2.如权利要求1所述的导电防雷材料载流测试系统,其特征在于,所述测温模块及图像采集模块与环境箱相对的位置处设置有光学玻璃视窗。

    3.如权利要求2所述的导电防雷材料载流测试系统,其特征在于,所述测温模块及图像采集模块分别通过对应的套筒固定在预设位置的光学玻璃视窗上。

    4.如权利要求3所述的导电防雷材料载流测试系统,其特征在于,所述套筒内设置有可旋转部件,以用于微调测温模块及图像采集模块来实现多点共焦。

    5.如权利要求1所述的导电防雷材料载流测试系统,其特征在于,所述测温模块由至少一个红外测温探头和红外热像仪组成,以用于同时测量导电防雷材料的高频温度点数据和低频温度分布数据。

    6.如权利要求5所述的导电防雷材料载流测试系统,其特征在于,所述控制模块用于将红外测温探头和红外热像仪传送来的温度信号进行拼接,得到测试过程中的完整温度曲线。

    7.如权利要求1所述的导电防雷材料载流测试系统,其特征在于,所述控制模块用于根据同步接收到的电压信号及电流信号,计算对应测试时间点的导电防雷材料电阻,再根据对应测试时间点的温度信号,绘制出导电复合材料载流电阻-温度关系曲线。

    8.如权利要求1所述的导电防雷材料载流测试系统,其特征在于,在所述控制模块中预先存储有训练好的图像分类模型,基于图像分类模型对损伤形态图像的损伤程度进行分类,得到相应损伤程度。

    9.如权利要求1所述的导电防雷材料载流测试系统,其特征在于,所述环境箱内的气氛及气压均可控。

    10.一种基于如权利要求1-9中任一项所述的导电防雷材料载流测试系统的测试方法,其特征在于,包括:


    技术总结
    本发明属于导电防雷材料载流测试领域,为解决目前导电防雷材料载流测试不准确的问题,提供了导电防雷材料载流测试系统及方法。其中,导电防雷材料载流测试系统中的样品电极装夹模块设置在环境箱内,样品电极装夹模块上固定有导电防雷材料;控制模块用于控制放电模块模拟雷击放电;电信号采集模块、测温模块及图像采集模块同步采集导电防雷材料的电压信号与电流信号及导电防雷材料表面同一位置的温度和损伤形态图像并传送至控制模块;控制模块用于构建导电防雷材料的载流电阻随温度的变化关系及导电防雷材料在对应温度下的损伤状态,其能够实现雷击载流电致焦耳热自加热的升温模式,以及精确得到材料在雷击载流过程中的电阻变化。

    技术研发人员:董琪,马家滋,李婷,万国顺
    受保护的技术使用者:山东科技大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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