碳纤维水泥石电阻测试方法研究

准确测量碳纤维水泥石的电阻率是碳纤维水泥石的压敏和温敏性能得以应用的关键问题之一。已有研究表明，电阻率测量结果准确性受电极的制作形式及电阻的测试方法影响较大。本文在试验的基础上，分析了几种适用于碳纤维水泥石的电极布置形式的特点及两极法和四极法对电阻测试结果的影响。研究表明，碳纤维水泥石电阻宜采用插入式四极法测量。     

碳纤维水泥石压敏传感器及其性能研究

研究了碳纤维水泥石压敏传感器(CFCPS)的制备方法、测试方法以及信号采集系统的建立方法,并对所定型的一种CFCPS进行了性能测试.研究表明:调整水灰比、减水剂掺量、分散剂掺量,采用碳纤维和碳黑复掺,同时采取合适的搅拌工艺,可制得性能稳定的CFCPS;CFCPS的电极宜采用埋入式网状电极,电阻测试方法应采用四电极法;所建立的基于电压信号的采集系统具有电路简单、精度高、方便实用等特点,并可以实现实时在线、多通道采集;所定型的CF-CPS的输入(应力或应变)与输出(电阻率变化率)关系式为:△ρ=-0.912σ(或△ρ=0.015ε),其输入范围为0～10MPa(0～578με)、输出范围为0～8%、灵敏度约为0.912%/MPa(-0.016%/με)、线性度约为13%、重复性约为4.49%、迟滞性约为5.28%、零点输出约为2.52%、时间零漂移约为8.46%.     

钢纤维水泥基材料吸波性能实验与隐身效能分析

采用远场雷达散射截面法测试的功率反射率为表征吸波性能的指标,研究了素砂浆的吸波性能以及钢纤维长度、钢纤维掺量、复掺铁氧体、表面处理、温度和湿度等因素对钢纤维砂浆吸波性能的影响;同时根据所推导的隐身效能评价公式计算了钢纤维砂浆的隐身能力.研究表明:掺入钢纤维可以提高砂浆的低、高频吸波性能;合适的纤维长度和体积掺量是提高砂浆吸波性能的决定性因素;温、湿度升高,钢纤维砂浆的吸波性能下降;复掺的铁氧体分布在试件表层时,钢纤维砂浆的吸波性能下降,而分布在整个试件内时,可提高低频段的吸波性能;表面开浅槽可以在较宽的频段内提高吸波性能,表面开深槽可使低频吸波效果明显提高;吸波效果较好的钢纤维砂浆在2.6～4GHz的频段内,其雷达最大探测距离可降低到素砂浆的84%～89%.     

基于DTCWT与LLE算法的变压器局部放电特高频信号特征参数提取方法

提出了一种基于对偶树复小波变换(Dual-tree Complex Wavelet Transform,DTCWT)与局部线性嵌入(Locally Linear Embedding,LLE)算法的局部放电特高频信号特征参数提取方法,可以有效识别典型变压器内部绝缘缺陷。首先采用DTCWT算法分解变压器局部放电特高频信号,得到一系列不同变化尺度下细节分量信号。再提取出各细节分量信号的偏斜度和峭度作为初始特征参数。采用LLE算法对初始特征参数组成的特征向量进行降维处理,得到最终的特征参数及特征向量,输入到支持向量机(SupportVectorMachine,SVM)中识别各类绝缘缺陷。结果表明,该特征参数可以有效识别典型变压器内部绝缘缺陷,模拟绝缘缺陷识别准确率达到98.35%,现场检测信号识别准确率达到92.1%。     

碳纤维水泥基材料导电性与压敏性的试验研究

首先用正交试验研究了分散剂、消泡剂和水灰比对碳纤维水泥浆扩展度和水泥石导电性的影响,而后研究了碳纤维长度对水泥石导电性的影响,最后研究了复合6mm长碳纤维水泥石的压敏性.结果表明:碳纤维水泥石配合比决定了纤维和水泥粒子的分散性,也最终决定了材料的导电性;碳纤维长度越长、掺量越大,对水泥石导电性的改善效果越好,6 mm长碳纤维的渗流临界体积率在0.278%左右,而3 mm长碳纤维的渗流临界体积率在0.54%左右;一次压载至破坏前,复合有0.18%到0.5%碳纤维的水泥石的电阻率具有17%到35%左右的线性降低趋势,且处于渗流区的变化率大于处于过渗流区的情况.     

超声波在碳纤维水泥基材料制备中的应用研究

为提高碳纤维在水泥基复合材料中的分散性,提出了两种改进的超声波辅助制备工艺——超声波分散纤维和超声波分散纤维加少量硅灰.应用电阻测试法评价了这两种工艺对碳纤维水泥浆的匀化效果,同时研究了超声波处理时间对复合材料匀化效果的影响.研究结果表明:由于超声波空化作用和机械作用可使纤维得到预分散,两种改进的超声波辅助制备工艺都可以提高碳纤维水泥基复合材料的均匀性;而且超声波处理时间越长,匀化效果越好,但达到一定时间后,匀化效果趋于饱和.     

乙炔炭黑水泥基复合材料的压敏性

为探讨乙炔炭黑水泥基复合材料的压敏性 , 验证了利用基于埋入式环状电极的四电极法测试复合材料电阻的可行性; 研究了一次加载至破坏时乙炔炭黑水泥基复合材料的电阻率变化规律 , 并通过在弹性阶段的加载考察了乙炔炭黑水泥基复合材料压敏性的重现性 ; 分析了测试电流和试件偏压对压敏性的影响。研究结果表明 ,基于埋入式环状电极的四电极法测试压敏水泥基材料的电阻误差小于 10 % , 用于复合材料电阻的测试是可行的。掺量 15 vol %的乙炔炭黑水泥基复合材料一次加载至破坏 , 电阻率变化率最大可达 55 % , 弹性阶段电阻率变化率可达 35 %以上 , 且其压敏性基本不受测试电流和试件偏压的影响。乙炔炭黑是制备具有高感知灵敏度的压敏水泥基材料的一种有效功能组分。     

两种表面活性剂对碳纤维的协同分散作用分析

探讨了纤维分散剂与减水分散剂的作用机理,并确定了提高碳纤维水泥石均匀性所需要的两种表面活性剂的合适掺量.研究结果表明:纤维分散剂可以有效地分散纤维,但对胶结料粒子的分散是不利的;减水分散剂可以有效的分散胶结料粒子;二者协同作用可以有效提高整个纤维-水-胶结料粒子体系的均匀性;纤维分散剂的适用掺量为0.3～0.4%,减水分散剂的适用掺量应大于1.2%.     

Influence of Water Content on Conductivity and Piezoresistivity of Cement-based Material with both Carbon Fiber and Carbon Black

The influence of water content on the conductivity and piezoresistivity of cement-based material with carbon fiber (CF) and carbon black (CB) was investigated. The piezoresistivity of cement-based material with both CF and CB was compared with that of cement-based material with CF only, and the changes in electrical resistivity of cement-based material with both CF and CB under static and loading conditions in different drying and soaking time were studied. It is found that the piezoresistivity of cement-ba...     

碳纤维水泥基压敏传感器数据采集系统的设计

针对碳纤维水泥石压敏传感器的特点和数据采集两方面的要求，提出了一种数据采集系统的建立方法。重点分析了该数据采集系统的工作原理，给出了系统的硬件电路和软件设计流程图，并详细地介绍了各硬件单元及其集成方法。结果表明：应用AT89C52单片机实现的碳纤维水泥石压敏传感器信号的采集和处理系统，采集精度高、可靠性高、价格低、简单实用，并可以实现实时在线多通道采集。