[发明专利]一种纤维复合材料抗雷击损伤性能的测试装置和测试方法

权利要求书

1.一种碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置，其特征在于：本发明的碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置，包括绝缘支架、引雷针和人工雷电发生设备，在绝缘支架的顶部设有上绝缘防护板、底部设有下绝缘防护板，在下绝缘防护板的上表面上设有导流板，所述的引雷针的一端穿过上绝缘防护板，伸入到电弧附着块的上方，引雷针的另一端与人工雷电发生设备相连，且连接的电路上设有电流测量仪，所述的导流板上面设电弧附着块，所述的导流板、电弧附着块均接地，所述的电弧附着块与接地端之间设有第一电压测量仪；且电弧附着块与人工雷电发生设备连接，且连接线路上也设有第二电压测量仪，所述的人工雷电发生设备与第三电压测量仪并联。

2.如权利要求1所述的一种碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置，其特征在于：所述的绝缘支架上设有可视窗口，与可视窗口相对应的位置设有CCD摄像机，且所述的CCD摄像机设于绝缘支架的外面。

3.如权利要求1所述的一种碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置，其特征在于：所述的引雷针穿过上绝缘防护板的部分套有绝缘胶管。

4.如权利要求1所述的一种碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置，其特征在于：所述的上绝缘防护板、下绝缘防护板的中心加工有通孔。

5.如权利要求1所述的一种碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置，其特征在于：所述的导流板和引雷针均采用导电和导热性好的纯铜材料，电弧附着块采用纯银材料，定距块用不锈钢材料。

6.如权利要求1所述的一种碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置，其特征在于：所述的绝缘胶管采用的材料是聚氨酯弹性体。

7.如权利要求1所述的一种碳纤维复合材料的抗人工雷击损伤性能的测试装置，其特征在于：所述的上绝缘防护板、下绝缘防护板、绝缘支架，都采用高强度环氧树脂或酚醛树脂材料。

8.一种利用权利要求1所述的装置进行抗人工雷击损伤性能测试的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）准备试验装置

（1-1）将下绝缘防护板放置在实验台上，依次放置导流板和绝缘支架；

（1-2）将待测的复合材料试样放置在导流板的上表面中心，然后固定，复合材料试样上放置电弧附着块，并在电弧附着块和引雷针之间按照设计间距放置好定距块；

（1-3）将胶管插入上绝缘防护板的中心通孔内，使两者紧密接触并可靠固定；

（1-4）将上绝缘防护板放置在两块并列的绝缘支架上，调节位置使胶管位于定距块的正上方；

（1-5）在胶管内自上而下插入引雷针，直到引雷针的尖端与定距块的上表面接触，固定引雷针，防止下滑或偏斜；

（1-6）连接导流板、引雷针、电弧附着块、电流测量仪、电压测量仪和人工雷电发生设备之间的导线/接地线，连接好CCD摄像机；

（1-7）抽去定距块，打开CCD摄像机，进行雷击测试；

（2）测量试验数据，计算雷击放电能量

（2-1）用一组电压测量仪分别测量雷击过程中的电弧电压、复合材料试样电压和总电压及其变化，用电流测量仪测量雷击过程中的电流变化；

（2-2）雷击过程中的总能量E_all用第三电压测量仪、电流测量仪的数据计算得到，E_all=∫u₀idt，式中u₀表示第三电压测量仪测得的某一时刻的瞬态电压，i表示某一时刻的瞬态电流，t表示雷击放电时间；

（2-3）电弧能量E_arc由第二电压测量仪、电流测量仪的数据计算得到，E_arc=∫u₁idt，式中u₁表示第二电压测量仪测得的某一时刻的瞬态电压，i表示某一时刻的瞬态电流，t表示雷击放电时间；

（2-4）试样破坏所消耗能量E_dis由第一电压测量仪、电流测量仪的数据计算得到，E_dis=∫u₂idt，式中u₂表示第一电压测量仪测得的某一时刻的瞬态电压，i表示某一时刻的瞬态电流，t表示雷击放电时间；

（2-5）总能量E_all的消耗包括如下三部分：电弧能量E_arc、试样破坏所消耗的能量E_dis、接地流出能量和线路损耗E_out，即E_all=E_arc+E_dis+E_out。