مقاومت ویژه الکترود گرافیتی: اندازه گیری و تجزیه تحلیل

مقاومت ویژه الکترود گرافیتی نه تنها یک پارامتر مهم برای انعکاس مشخصات فیزیکی، بلکه شاخص فنی اصلی الکترود گرافیتی است. در این مقاله، طراحی مستقل و توسعه تجهیزات مورد استفاده برای اندازه‌گیری مقاومت ویژه الکترود گرافیتی، اندازه‌گیری‌های تجربی و تجزیه و تحلیل داده‌ها و توزیع مقاومت بالا برای زیر صفحه الکترودهای مختلف از طریق اندازه‌گیری تغییر الکترودهای گرافیتی در دو سر بدنه اصلی شکل صفحه الکترود؛ در همان زمان، مکان مناسب را در فازهای مختلف تحلیل تغییرات مقاومتی انتخاب کنید.

اصل و روش اندازه گیری مقاومت ویژه الکترود گرافیتی:

مقاومت ویژه الکترود گرافیتی را ضریب مقاومت یا مقاومت نیز می نامند، به دلیل ماهیت مقاومت جریان، یک هادی است. اندازه آن هادی است (در دمای اتاق 20 درجه سانتیگراد) مقاومت ضرب در سطح مقطع، با ρ نشان می دهد، فرمول: به شرح زیر است: (فرمول1)

روش اندازه گیری مقاومت ویژه الکترود گرافیتی روش پل مضاعف، روش میکرو اهم متر، روش اندازه گیری غیر تماسی، روش افت فشار پراب جریان مستقیم و غیره است. روش افت فشار پروب جریان مستقیم روش استاندارد بین المللی است و همچنین یک روش رایج در جهان است و می توان آن را برای تعیین مقاومت ویژه مواد کربنی در یک سطح مقطع بزرگ اعمال کرد. این مطالعه با اندازه‌گیری مقاومت ویژه الکترود گرافیتی برای ارائه یک مبنای نظری برای تولید صنعتی تست کیفیت محصول مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. بنابراین روش‌هایی برای اندازه‌گیری پراب روش افت ولتاژ جریان مستقیم مورد استفاده قرار گرفت. در زیر نمودار ساده اندازه گیری واقعی آمده است:

برای آزمایش مقاومت ویژه الکترود گرافیتی از الکترود گرافیتی با مشخصه Φ160 میلیمتر × 223 میلیمتر، پس از پردازش خارج از مدار ماشین استفاده کردیم. در طول آزمایش در هر دو سر الکترود گرافیتی از طریق جریان ثابت، تغییر فاصله بین پراب و صفحه الکترود در هر دو صفحه الکترود مستطیلی و دایره ای در مقابل پراب، شرایط تغییر زاویه فاز را تغییر می دهد. فاصله بالا و پایین الکترود گرافیتی به 13 قسمت، کل دایره به 16 فاز تقسیم می شود. سپس افت ولتاژ بین دو پراب با استفاده از روی میز اندازه گیری می شود و مقاومت الکتریکی الکترود گرافیتی طبق فرمول 1 محاسبه می شود.

دستگاه اندازه گیری مقاومت ویژه الکترود گرافیتی

اندازه گیری مقاومت ویژه الکترود گرافیتی از الزامات مکانیکی شامل تکرارپذیری خوب و دقت بالا برخوردار است. روش ساده و راحت اندازه گیری، سطح بالای اتوماسیون؛ انتقال مکانیکی صاف و بدون پدیده ضربه سریع؛ بستن کامل الکترود، گیره باید فشار کافی و غیره داشته باشد. به منظور برآورده شدن شرایط آزمایشات فوق، آزمایشگاه به طور مستقل نوع جدیدی از تجهیزات اندازه گیری را طراحی و توسعه داد، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است:

انتخاب تجهیزات تست مقاومت ویژه الکترود گرافیتی

جریان ارائه شده برای صفحه الکترود گرافیتی باید ثابت باشد و به راحتی قابل تنظیم باشد. منبع تغذیه نوع DlC-6000C-30-50 می تواند جریان ثابت خروجی را تامین کند و وضوح آن می تواند به 0.01آمپر برسد. جدول میلیون رومیزی از Agilent 34401A دیجیتال استفاده می کند. مولتی متر، دارای وضوح در 24ساعت با دقت 0.0015٪ ولتاژ جریان مستقیم پایه، دقیق و قابل تکرار برای به دست آوردن یک تست عددی است.

سیستم کنترل حرکت دستگاه اندازه گیری مقاومت ویژه الکترود گرافیتی

قسمت منبع تغذیه این دستگاه توسط یک پمپ هوا تامین می شود، به منظور تحقق اندازه گیری اتوماسیون فرآیند، از شیر برقی هوای کنترلی SIEMENS PLC S7-200 برای دستیابی به بستن الکترود گرافیتی و گسترش پراب و بازگشت استفاده می کنیم.

تجزیه و تحلیل و آنالیز داده ها:

مولتی متر دیجیتال رومیزی بین دو پراب اندازه گیری، زمان واقعی افت ولتاژ و اندازه سطح واحد و تغییرات عددی نسبت به سرعت خواندن مصنوعی باعث بوجود آمدن خطاهای بزرگ خواهد شد، بنابراین ما از کامپیوتر به صورت خودکار به منظور تعیین مقدار فاصله و ولتاژ در مجموعه استفاده می کنیم. بنابراین همزمان میتوان با کاهش بار عملیات، دقت اندازه گیری را نیز تضمین کرد.

علاوه بر اندازه الکترود گرافیتی و سایر عوامل، مقاومت ویژه الکترود گرافیتی می تواند تحت تأثیر اندازه گیری هر دو انتهای صفحه الکترود قرار داد. بنابراین طراحی تجربی دو الکترود صفحه یا قرصمختلف یعنی صفحه الکترود مستطیلی و یک الکترود صفحه یا قرص گرد با توجه به الزامات صنعتی عملی است. ما همچنین فاز صفحه الکترود مستطیلی را بر روی مقاومت اثرات الکترود گرافیتی مطالعه می‌کنیم. چگالی جریان الکترودهای مختلف متفاوت است، اما تأثیر چگالی جریان های مختلف بر مقاومت الکترود گرافیتی بسیار زیاد است، بنابراین، نحوه انتخاب مقاومت صفحه الکترود مناسب برای اندازه گیری الکترود گرافیتی بسیار مهم است. اندازه الکترود صفحه مستطیلی با عرض 35 میلی متر، طول 165 میلی متر و ضخامت 40 میلی متر و اندازه الکترود صفحه گرد با قطر 100 میلی متر و ضخامت 40 میلی متر برای تولید مواد با جنس برنج در نظر گرفته شد. که در دو انتها ثابت شده و به الکترودهای گرافیتی 5 آمپری جریان ثابت می دهند، تغییر موقعیت فاز الکترود گرافیتی و تماس بین پراب را تغییر می دهند، استفاده از مولتی متر رومیزی افت ولتاژ بین دو پراب را با معادله (1) اندازه گیری می کند و بدین ترتیب مقاومت ویژه الکترود گرافیتی محاسبه می شود. در مورد دسترسی به پردازش و تجزیه و تحلیل داده ها و برای توزیع، همانطور که در شکل 3، شکل 4 نشان داده شده است:

بواسطه موارد فوق، می‌توان با استفاده از اندازه‌گیری مقاومت ویژه الکترود گرافیتی صفحه مستطیلی تأثیر آن را در مقایسه با صفحه دایره‌ای بزرگتر دریافت کرد و بنابراین به منظور انعکاس بهتر مقاومت ویژه الکترود گرافیتی، الکترود صفحه مستطیلی را انتخاب می‌کنیم.

به منظور مطالعه بیشتر تاثیر دامنه فاز بر مقاومت ویژه الکترود گرافیتی ، مقاومت را طبق فرمول محاسبه کردیم و مقاومت ۱۶ دامنه فاز را از ۲۲۴۰ مجموعه داده محاسبه کردیم. برای تجزیه و تحلیل داده ها، رابطه بین مقاومت و فاز را همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است، بدست آوردیم.

بواسطه تصویر می توان رابطه بین مقاومت ویژه الکترود گرافیتی و فاز مثلثی را استنباط کرد، با استفاده از روش آماری برازش منحنی یا انطباقی منحنی، انطباق حداقل مربعات، داده های تجربی پردازش و تحلیل می شوند.

فاز الکترود گرافیت setφ ، مقاومت ویژه الکترود گرافیتی تابع f(φ)∈C_2π است. به دلیل توزیع چگالی میدان الکتریکی، مقاومت الکتریکی الکترودهای گرافیتی استوانه ای را می توان تغییر داد، بنابراین تابع فاز و مقاومت را می توان به عنوان یک تابع پیوسته در نظر گرفت. (فرمول2)

جایی که r_k (φ) تابع پایه برای تابع سینوسی نامیده می شود ضریب نامشخص است (k=1,2,3,….,m)، تعداد ضرایب نامشخص کمتر از ظرفیت داده های تجربی 16 است، انطباق استاندارد این است که n یک نقطه (x₁,y₁),i=1,2,3,…,n با مجذور  y= f(φ_i) y= f(φ_i) y= f(φ_i) با فاصله و کوچکترین باشد. مجذور بنابر این با استفاده از روش حداقل مربعات می توانیم فرمول تجربی زیر را بدست آوریم: (فرمول3)

صحت تایید فرمول 3 از رابطه بین مقاومت و فاز توسط مقدار فاز و مقایسه داده های تجربی با داده های موجود عمومی، همانطور که درشکل شماره 6 نشان داده شده است، از نمودار می توانیم ببینیم که تفاوت بین مقدار واقعی و نظری مقدار 0.001Ω/mm است، بنابراین خطا در محدوده مجاز فرمول شماره 3 ایجاد می شود.

از روشهای تجربی بالا می توان این موضوعات را ترسیم کرد که در اندازه گیری های صنعتی واقعی می توان از الکترود دیسک مستطیلی در خط تولید تشخیص مقاومت الکترود گرافیتی استفاده کرد، بنابراین مقاومت ویژه الکترود گرافیتی دقیق تر است.

در عین حال، مقاومت ویژه الکترود گرافیتی صفحه الکترود مستطیلی یک منحنی مثلثی تحت فازهای مختلف است و رابطه بین فاز و مقاومت اساسا مطابق با فرمول 3 می باشد.

جمع بندی:

مقاومت ویژه الکترود گرافیتی نه تنها به طول، شکل و خود گرافیت، بلکه به دمای محیط کاری، فشار و رطوبت اعمال شده در رابطه با گرافیت در دو سر جریان، ولتاژ و فشار الکترود مرتبط است. شکل و موقعیت کاوشگر و عوامل مختلف این آزمایش با استفاده از روش افت فشار پراب جریان مستقیم، مقاومت ویژه الکترود گرافیتی را اندازه‌گیری می‌کند و اثر مقاومت الکترود گرافیتی را با صفحه الکترودهای مختلف و فازهای مختلف توزیع مقاومت الکترود گرافیتی تحلیل می‌کند. الزامات اساسی شرایط تجربی مطابق با الزامات اساسی روش تعیین مقاومت الکتریکی مواد کربنی GB/T24525-2009 است.