[发明专利]雷击对碳纤维层合板冲击力和响应时间的测量装置及方法

权利要求书

1.强电磁干扰下雷击对碳纤维层合板冲击力和响应时间的测量装置，其特征在于：包括可控强度雷电流发生器(1)、碳纤维复合材料实验夹具、雷电冲击力传输单元(3)、带屏蔽压电传感单元(4)、雷电流测量传感器(5)和计算机控制与分析处理单元(6)；

所述碳纤维复合材料实验夹具包括绝缘支架(13)和绝缘盖板(15)，被试碳纤维复合材料层合板(2)的两端由碳纤维复合材料实验夹具水平加持，绝缘盖板(15)设置在被试碳纤维复合材料层合板(2)上方，被试碳纤维复合材料层合板(2)的水平两端分别通过金属连接条或块(14)与可控强度雷电流发生器(1)的低压端相连并接参考地，在可控强度雷电流发生器(1)低压端与两端金属连接条或块的连线上套接有雷电流测量传感器(5)；

所述的可控强度雷电流发生器(1)高压输出端与金属棒状电极(12)相连，金属棒状电极(12)安装在绝缘盖板(15)上，金属棒状电极(12)与被试碳纤维复合材料层合板(2)的表面垂直、并相距一定距离正对被试碳纤维复合材料层合板(2)的上表面中心；

所述雷电冲击力传输单元(3)与被试碳纤维复合材料层合板(2)下表面中央紧密接触，雷电流对被试碳纤维复合材料层合板(2)的冲击力由雷电冲击力传输单元(3)传递到带屏蔽压电传感单元(4)；

所述计算机控制与分析处理单元(6)用于监测并控制可控强度雷电流发生器(1)的工作过程，及检测通过雷电流测量传感器(5)提取的作用于被试碳纤维复合材料层合板(2)的雷电流参数，并获得通过带屏蔽压电传感单元(4)测量的雷电流冲击对被试碳纤维复合材料层合板(2)形成雷电冲击力。

2.根据权利要求1所述的强电磁干扰下雷击对碳纤维层合板冲击力和响应时间的测量装置，其特征在于：所述带屏蔽压电传感单元(4)包括金属屏蔽外壳(41)、压电传感器(42)和BNC同轴连接器(43)；压电传感器(42)安装在一绝缘底板上，绝缘底板固定安装在金属屏蔽外壳(41)的表面上，BNC同轴连接器(43)设置并电气连接在压电传感器(42)一侧/端，其外壳与金属屏蔽外壳(41)电气相连并接系统参考地；雷电冲击力传输单元(3)绝缘棒穿过金属屏蔽外壳(41)与压电传感器(42)紧密接触，当雷电流作用于被试碳纤维复合材料层合板(2)时，雷电冲击力在带屏蔽压电传感单元(4)的上下两个电极中形成的压电信号由BNC同轴连接器输出。

3.根据权利要求2所述的强电磁干扰下雷击对碳纤维层合板冲击力和响应时间的测量装置，其特征在于：所述金属屏蔽外壳(41)由铁磁材料制成；压电传感器(42)由压电晶体、压电陶瓷或压电薄膜材料制成。

4.根据权利要求1所述的强电磁干扰下雷击对碳纤维层合板冲击力和响应时间的测量装置，其特征在于：所述可控强度雷电流发生器(1)由可控充电电源(7)、储能电容(8)、放电开关(9)、波形形成元器件(10)以及放电电压传感器(11)组成。

5.根据权利要求4所述的强电磁干扰下雷击对碳纤维层合板冲击力和响应时间的测量装置，其特征在于：所述计算机控制与分析处理单元(6)包括可编程控制单元(16)、示波器(17)以及工业控制计算机(18)；计算机控制与分析处理单元(6)通过放电电压传感器(11)监测可控强度雷电流发生器(1)的工作过程、并通过控制可编程控制单元(16)控制可控强度雷电流发生器(1)的可控充电电源(7)对储能电容(8)充电电压的大小，作用于被试碳纤维复合材料层合板(2)的雷电流、冲击力分别通过雷电流测量传感器(5)、带屏蔽压电传感单元(4)提取后输入到示波器(17)，示波器(17)将采集结果传输至工业控制计算机(18)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的强电磁干扰下雷击对碳纤维层合板冲击力和响应时间的测量装置，其特征在于：所述金属棒状电极(12)与被试碳纤维复合材料层合板(2)表面之间的距离能够调整。

7.根据权利要求6所述的强电磁干扰下雷击对碳纤维层合板冲击力和响应时间的测量装置，其特征在于：所述雷电冲击力传输单元(3)为绝缘棒，材料为聚四氟乙烯、环氧或尼龙，其截面为圆形或方形。