[发明专利]碳纤维层合板雷击冲击力和雷电断裂损伤测量装置和方法

权利要求书

1.具有共模干扰抑制性能的碳纤维层合板雷击冲击力和雷电断裂损伤的测量装置，其特征在于：包括可控强度雷电流发生器(1)、压电传感单元(3)、计算机测控与数据管理单元(4)和实验夹具(5)；

所述实验夹具(5)包括绝缘支撑、两侧的金属连接条或块(17)和绝缘盖板(6)；被试碳纤维复合材料层合板(2)由实验夹具(5)水平两端加持，绝缘盖板(6)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)水平两端通过实验夹具(5)两侧的各自金属连接条或块(17)与可控强度雷电流发生器(1)的低压端相连，并在金属连接条或块(17)与可控强度雷电流发生器(1)的电气连线上套接雷电流测量传感器(18)；

所述可控强度雷电流发生器(1)的高压端与安装于实验夹具(5)中绝缘盖板(6)上的金属棒状电极(7)相连，金属棒状电极(7)与被试碳纤维复合材料层合板(2)的上表面垂直、并相对一定距离正对被试碳纤维复合材料层合板(2)的中心；

所述压电传感单元(3)包括金属屏蔽壳体(9)、压电传感器(10)和两个BNC同轴连接器(11)；压电传感器(10)安装在固定于金属屏蔽壳体(9)下底面的绝缘板上，雷电冲击力传输单元(8)的上端与被试碳纤维复合材料层合板(2)的下表面中心紧密接触、下端穿过金属屏蔽壳体(9)与压电传感器(10)紧密接触；两个BNC同轴连接器(11)设置在压电传感器(10)一侧，分别与压电传感器(10)的上电极和下电极电气连接；作用于被试碳纤维复合材料层合板(2)的雷电冲击力通过雷电冲击力传输单元(8)在压电传感器(10)的上电极和下电极之间形成的压电信号通过两个BNC同轴连接器传输至计算机测控与数据管理单元(4)；

所述计算机测控与数据管理单元(4)用于对可控强度雷电流发生器(1)的工作进行监控和控制，及接收雷电流测量传感器(18)提取的可控强度雷电流发生器(1)作用于被试碳纤维复合材料层合板(2)的雷电流信号，并获得压电传感单元(3)检测的雷电流冲击对被试碳纤维复合材料层合板(2)形成的雷电冲击力。

2.根据权利要求1所述的具有共模干扰抑制性能的碳纤维层合板雷击冲击力和雷电断裂损伤的测量装置，其特征在于：所述可控强度雷电流发生器(1)包括可控充电电源(12)、储能电容(13)、放电开关(14)、波形形成元器件(15)以及放电电压传感器(16)组成。

3.根据权利要求1所述的具有共模干扰抑制性能的碳纤维层合板雷击冲击力和雷电断裂损伤的测量装置，其特征在于：所述计算机测控与数据管理单元(4)包括可编程控制单元(19)、示波器(20)以及工业控制计算机(21)；可编程控制单元(19)用于对可控强度雷电流发生器的工作进行控制；示波器(20)用于接收雷电流测量传感器(18)提取的可控强度雷电流发生器(1)输出的雷电流信号，并接收两个BNC同轴连接器(11)输出的压电传感器(10)的上电极和下电极的压电信号，示波器(20)将采集和记录的雷电流、压电信号分别传输至工业控制计算机(21)并进行雷电流信号和雷电冲击力信号的分析、处理和结果输出。

4.根据权利要求1、2或3所述的具有共模干扰抑制性能的碳纤维层合板雷击冲击力和雷电断裂损伤的测量装置，其特征在于：所述金属棒状电极(7)与被试碳纤维复合材料层合板(2)上表面之间的距离能够调整。

5.根据权利要求1、2或3所述的具有共模干扰抑制性能的碳纤维层合板雷击冲击力和雷电断裂损伤的测量装置，其特征在于：所述雷电冲击力传输单元(8)为绝缘棒，材料为聚四氟乙烯、环氧或尼龙，绝缘棒的截面是圆形或方形。

6.根据权利要求1、2或3所述的具有共模干扰抑制性能的碳纤维层合板雷击冲击力和雷电断裂损伤的测量装置，其特征在于：所述压电传感器(10)由压电晶体、压电陶瓷或压电薄膜材料制成，BNC同轴连接器(11)的外壳安装于金属屏蔽壳体(9)的侧面上。