[发明专利]导体、绝缘体材料的冲击极化电压实验装置和方法

权利要求书

1.一种导体、绝缘体材料的冲击极化电压实验装置，其特征在于，包括：

向一级气室内充入高压气体，通过电磁阀控制气室内的高压气体瞬间释放，使弹丸获得动能的一级轻气炮加载系统、采用激光测速以测量弹丸弹速的测速系统、以及，对试件外侧进行绝缘处理并测量材料力学特性及极化的电压测量系统。

2.根据权利要求1所述的一种导体、绝缘体材料的冲击极化电压实验装置，其特征在于，所述一级轻气炮加载系统包括：气室、与气室连通的用于发射弹丸的发射管、用于控制气流的电磁阀以及检测气室内压力的精密压力表。

3.根据权利要求2所述的一种导体、绝缘体材料的冲击极化电压实验装置，其特征在于，向一级气室内充入的气体包括氮气或氦气。

4.根据权利要求2所述的一种导体、绝缘体材料的冲击极化电压实验装置，其特征在于，所述发射管的口径为15.3mm。

5.根据权利要求1所述的一种导体、绝缘体材料的冲击极化电压实验装置，其特征在于，所述测速系统包括相对设置的第一激光器和第一光电探测器，相对设置的第二激光器和第二光电探测器，以及与第一光电探测器及第二光电探测器相连的爆速仪；所述第一激光器发射的激光由所述第一光电探测器接收，使得所述第一激光器与所述第一光电探测器之间形成前端光路，所述第二激光器发射的激光由所述第二光电探测器接收，使得所述第二激光器与所述第二光电探测器之间形成后端光路。

6.根据权利要求1所述的一种导体、绝缘体材料的冲击极化电压实验装置，其特征在于，所述电压测量系统包括电荷转移测试系统、绝缘系统和用于固定试件的支架；

绝缘系统包括设置于所述试件正反两面的第一绝缘层和第二绝缘层；

电荷转移测试系统包括设置于试件正前方的触发器及与所述触发器连接的示波器，还包括分别设置于所述试件正反面的第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极通过同轴电缆连接所述示波器。

7.根据权利要求6所述的一种导体、绝缘体材料的冲击极化电压实验装置，其特征在于，所述电荷转移测试系统安装于靶舱内。

8.一种导体、绝缘体材料的冲击极化电压实验方法，其特征在于，应包括以下步骤：

S1：对待测试件的外表面作绝缘处理；

S2：调节各个实验装置后，使弹丸获得动能后依次经过测速系统及电压测量系统，记录试件冲击极化电压的数据；

S3：同时获取弹丸的冲击速度为V时冲击试件后试件的状态，及试件的冲击极化电压时程曲线。

9.根据权利要求8所述的一种导体、绝缘体材料的冲击极化电压实验方法，其特征在于，步骤S1包括：

S1-1：用酒精擦拭试件的表面，干燥后，在试件的两端外缘中点布置第一电极和第二电极，将同轴电缆的芯和皮分别连接第一电极和第二电极，并接入示波器的同一通道用以采集冲击极化电压信号；

S1-2：将试件的前后面用酒精擦拭，除去表面杂质，并在试件前后两侧均包覆第一绝缘层、第二绝缘层进行绝缘；

S1-3：将试件放置于自行设计的支架中，并固定于靶舱中，调整支架位置使试件中心与发射管同轴，确保弹丸能准确撞击试件中心位置。

10.根据权利要求8所述的一种导体、绝缘体材料的冲击极化电压实验方法，其特征在于，步骤S2包括：

S2-1：实验前，用酒精擦拭发射管内壁，自然风干，靶舱用吸尘器清除杂物；

S2-2：布置激光测速装置，将第一光电探测器与第一激光器匹配并正对发射管，将第二光电探测器与第二激光器匹配分别置于第一光电探测器与第一激光器后，第一光电探测器和第二光电探测器位于发射管轴线的一侧，第一激光器和第二激光器位于发射管轴线的另一侧；将第一光电探测器和第二光电探测器的输出端接入爆速仪，爆速仪接入示波器，测试第二光电探测器和第一光电探测器、第一激光器和第二激光器和爆速仪的有效性；

S2-3：布置触发器，将触发器置于试件前与发射管轴线重合，连接示波器，测试触发器的有效性；

S2-4：将弹丸安装至发射管内；

S2-5：填充气体至气室，通过精密压力表观测气体压力，当气体压力达到预定值后，启动电磁阀，使弹丸获得动能后依次经过测速系统及电压测量系统，记录试件冲击极化电压的数据。