[发明专利]接触‑摩擦力与接触电荷同步测量装置及方法

权利要求书

1.一种接触—摩擦力与接触电荷同步测量装置，其特征在于：

该接触—摩擦力与接触电荷同步测量装置包括基座（1）、安装于基座（1）上的底板（4）；还包括两个水平共线布置的多维力传感器（6）；这两个多维力传感器（6）的外侧一端各通过力传感器安装台（5）固定于所述底板（4）上，这两个多维力传感器（6）的内侧一端通过法拉第筒夹紧装置（7）夹紧一法拉第筒（8）；两个多维力传感器（6）形成并联结构；法拉第筒由金属外筒和内筒组成，两者之间通过绝缘层（9）固定；上述法拉第筒（8）内安装有一载物台（14），下试样（13）通过夹紧结构或部件安装在载物台（14）顶面上；

该接触—摩擦力与接触电荷同步测量装置还包括通过三维移动平台（2）安装于基座（1）上的上夹具安装台（10），上试样（12）通过上夹具（11）安装在上夹具安装台（10）下端；

该接触—摩擦力与接触电荷同步测量装置还包括数字电荷仪（15）、移动平台控制箱（16）、力信号调理器（17）、控制终端（18）；

上述法拉第筒（8）的外筒接地，内筒通过数字电荷仪（15）与控制终端（18）的第一信号采集端相连；上述多维力传感器（6）通过力信号调理器（17）与控制终端（18）的第二信号采集端相连；上述控制终端（18）的驱动信号输出端通过移动平台控制箱（16）与三维移动平台（2）的电机（3）的信号输入端相连。

2.根据权利要求1所述的接触—摩擦力与接触电荷同步测量装置，其特征在于：

上述载物台（14）的主体部分为一个“T”型回转体；上部圆台的顶面上设计了下试样夹具；圆台通过十字形槽分割成四个等尺寸的扇形，圆台中心为锥形槽；锥形槽的底部为螺纹孔，螺纹孔贯穿下部支柱；锥形槽内嵌有锥形块（14-3），通过第二螺栓（14-4）固定。

3.根据权利要求1所述的接触—摩擦力与接触电荷同步测量装置，其特征在于：上述法拉第筒夹紧装置（7）为环形结构；

该结构主体部分是一对完全相同的半圆环（7-1）组成的环形，圆环的内壁上均布有若干半径为半圆环（7-1）厚度一半的小凹槽（7-2）；半圆环（7-1）的两端有 两个完全共面的竖直耳片（7-3），耳片上钻通孔；两个半圆环（7-1）通过第一螺栓（7-4）夹紧；半圆环（7-1）中面外侧也布置了一个水平耳片（7-5），用于连接传感器。

4.利用权利要求1所述接触—摩擦力与接触电荷同步测量装置进行同步测量的方法，其特征在于包括以下过程：

通过控制终端（18）驱动三维移动平台（2）使上下试样达到临界接触位置，所述临界接触位置是 多维力传感器（6）刚好能够测到力；

试验初始化时对控制终端（18）中的力信号采集程序、电荷信号采集程序清零后并开始记录；

试验时利用控制终端（18）和移动平台控制箱（16）控制上试样（12）相对下试样（13）之间的法向载荷、滑移速度、滑移距离、滑移频率，进行试验；

在实验完毕后，在控制终端（18）上分别对力学数据和电学数据进行处理。