Устройство для контроля электрических параметров жидкости

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКОСТИ, содержащее магнит с полюсными наконечниками , между которыми установлена с возможностью поворота ячейка с охранным и двумя параллельно расположенньми измерительными электродами , образующими измерительную камеру , отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повьшения точности измерений, охранный и один из измерительных электродов выполнены в виде слоев из токопроводящего материала, расположенных в одной плоскости и нанесенных на поверхность электроизоляционной пластины, а другой измерительный электрод выполнен в виде металлической пластины П-образной формы. СО О5 сл СП со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК..SU„„189655

3(50 6 01 8 27/22 и.I

J

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Р \

° °

° °

Ъг

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОЫРЕТЕНИЙ И ОтНРЫГИЙ (21) 3548534/18-25 (22) 07.02.82 (46) 07.06.84. Бюл.921 (72) В.П. Севостьянов, А.В. Рейтер и В.А. Толмачев (53) 551.508,7(088.8) (56) 1. Эме Ф. Диэлектрические измерения. M., "Химия", 1967, с.68.

2. Авторское свидетельство СССР.

9855472, кл. G 011Ч 27/22, 1977 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКОСТИ, содержащее магнит с полюсными наконечниками, между которыми установлена с возможностью поворота ячейка с охранным и двумя параллельно расположенными измерительными электродами, образующими измерительную камеру, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повьппения точности измерений, охранный и один из измерительных электродов выполнены в виде слоев из токопроводящего материала, рас" положенных в одной плоскости и нанесенных на поверхность электроизоляционной пластины, а другой измерительный электрод выполнен в виде металлической пластины П-образной формы.

1096553

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для контроля электрических параметров как изотрапных жидкостей, так и анизотронных — жидкокристаллических. 5

Известно устройство для измерения электрических параметров жидкости, содержащее плоский или цилиндрический конденсатор, заполненный исследуемой жидкостью и снабженный охранным элект- о родом (1 3.

Однако данное устройство не может быть использовано для измерения электрических параметров жидкокристаллических иатериалов, так как для этога в процессе измерения необходимо изменять направления соответствующих осей молекул Жидких кристаллов относительно системы электродов.

Ориентировать молекулы жидких 20 кристаллов относительно системы электродов можно либо внешнии магнитным полем, Либо путем модификации поверхности электродов (например, поливиниловыи спиртом). Более универсальным является ориентация молекул жидких кристаллов внешним магнитным полемик

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ЗО устройство для контроля электрических параметров жидкости, содержащее магнит с полюсными наконечниками„ между которыии установлена с воэможностью поворота ячейка с охранным и двуия параллельно расположенными измерительными электродами, образующими измерительную камеру Г2 1.

Недостатками известного устройства являются: сложность конструктив- О ного исполнения, так как ячейка состоит из большого числа фигурных трудоемких в изготовлении деталей и невозможность использования в качестве диэлектриков недеформируеиых материалов (кварц, фарфор и т.п.) по причине черезвычайкой трудности их механической обработки. Поэтому в качестве электроизолирующего материала используется фторапласт, который обладает значчтельной текучестью пад нагрузкой и большим коэффициентом температурного расширения.

Вследствие этого после разборки ячейки для очистки и последующей сборки для замеров, а также проведения за55 меров в температурном диапазоне, заметно меняются ее геометрические размеры (расстаяние между электродамн), что приводят к колебаниям объема ячейки да 5%.

Кроме того„ уменьшение внутреннега объема ячейки, с целью уменьшенн; p: †:ñõoäû исследуемой жидкости, с одновременным сохранением квадратной формы сечения приводит к пропорциональному уменьшению площади электродов„ что наряду с усложнением изготовления и сборки ячейки ведет к повышению ошибки измерения, Целью изобретения является упрощение конструкции устройства для контроля электрических параметров жидкостей прн сокращении объема контролируемой жидкости и повышении точности измерений.

Поставленная цель достигается тем„ чта в ." ò ðîéñòâå Для контроля электрических параметров жидкости, содержащем магнит с палюсными наканечниками, между которыми установлена с вазможностью поворота ячейка с охранным и двумя параллельно расположенными измерительными электродами, образующими измерительную камеру, охранный и один из измерительных электродов выполнены в виде слоев из такаправадящега материала, расположенных в одной плоскости и нанесенных на поверхность электроизоляционнай пластины, а другой измерительный электрод выполнен в виде ме-. таллической пластины, П-образной формы.

Конструктивное выполнение охраннога и адно-а из измерительных электродов в одной плоскости путем нанесения спозв из такапроводящега материала заданнога рисунка на изоляционную пластину из недефармируемаго материала„ например, из кварца, не требующую какай-либо механической обработки,. и выполнение другого измерительного электрода в виде металлической пластины, например из титана, П-обрaçíoé формы, которая не представляет затруднений в выполнении механической обработки путем фрезерования паза, значительна упрощает не талька конструкцию ячейки, но и устройства в целом.

Выполнение измерительной ячейки из недефармируемых материалов одновременна с упрощением конструкции приводит к тому, что геометрические размеры ячейки после разборки для очистки и сборки, для последующего

1096553 4

Наиболее подходящим материалом для пластины 3 является кварц, обладающий необходимой прозрачностью.

По этой причине имеется возможность визуально контролировать полноту заполнения ячейки исследуемым веществом. Измерительный 4 и охранный

5 электроды выполнены из токопровоизмерения, а также в процессе измерений в температурном диапазоне, остаются неизменными, а это повышает точность контроля электрических параметров исследуемой жидкости. Прямоугольное сечение измерительной камеры, задаваемое П-образной формы пластины для получения результатов с определенной точностью по сравнению с квадратным сечением обеспечивает уменьше- 10 ние объема контролируемой жидкости.

На фиг.1 изображены элементы предлагаемой конструкции ячейки, на фиг.2 измерительный электрод П-образной формы с охранным и измерительными 15 электродами; на фиг.3 — расположение магнитов относительно ячейки во время проведения измерений (2 положения).

Устройство для контроля параметров жидкости содержит измерительный элект-gp род 1, выполненный в виде П-образной пластины из коррозионно-стойкого и химически неактивного металла (титан, легированная сталь) с бортиками 2, которые задают расстояние между изме- 25 рительными электродами и создают границы емкости, в которую заливается исследуемое жидкокристаллическое вещество; пластину 3 из химически стойкого недеформируемого диэлектрика, например кварца, на которой расположены второй измерительный электрод 4 охранный электрод 5, основание

6, выполненное как и вкладываемый в него измерительный электрод из

35 коррозионно-стойкого и химически неактивного металла (титан, нержавеющая сталь). Измерительный электрод

1 и основание 6 могут быть выполнены и как одно целое.

Для полного исключения краевых эффектов зазор 7 между измерительным электродом 4 и охранным электродом

5 меньше рабочего расстояния между измерительными электродами 1 и 4.

В местах 8 и 9 пластины 3 прикрепляются выводы для подключения ячейки к измерительной аппаратуре. Еще один вывод подсоединяется к измерительному электроду 1 (не показано). дящего материала, например пз двуокиси олова, путем нанесения слоя на кварцевую пластину одним из известных способов проведения фотолитографии. Форма и площадь измерительного электрода 4 определяются чувствительностью измерительной аппаратуры и выбираются из условия, чтобы собственная емкость ячейки при заданной величине расстояния между рабочими поверхностями измерительных электродов 1 и 4 превышала емкость монтажа.

В устройстве для контроля параметров жидкости пластина 3 поверхностью, на которой расположены измерительный 4 и охранный 5 электроды, обращена внутрь ячеики, т.е. в сторону измерительного электрода

1. Конфигурация охранного электрода

5 и ширина бортиков 2 выбираются из условия: исключить замыкания электродов 1 и 5. Выступающие бортики (не показаны) основания 6 предназначены для исключения бокового смещения пластины 3. При высоте бортиков

2 в пределах от 50 до 1500 мкм контролируемое жидкокристаллическое вещество надежно удерживается в рабочей полости ячейки устройства капиллярными силами.

Устройство работает следующим образом.

Замеряют емкость пустой ячейки.

Затем в щель с торца вводят жидкокристаллическое вещество, которое под действием капиллярных сил легко и равномерно заполняет всю ячейку.

Заполненную ячейку помещают между полюсами магнита и измеряют компоненты соответствующих электрических параметров при двух взаимно перпендикулярных положениях полюсов 10 и 11 магнитов (фиг.3) относительно плоскости электродов.

Предлагаемое устройство для контроля электрических параметров жидкости по сравнению с известными устройствами просто в конструктивном исполнении. Ячейка состоит из минимального чиспа деталей, »е представляющих трудностей в изготовлении. Расположение охранного электрода относительно измерительного (соответственно и расстояние между ними) жестко задано и не меняется при любых манипуляциях с ячейкой (сборка, разборка, очистка), В сочетании с тем, 1096553

ВНИИПИ

Тираж 823

Заказ 3817/32 .

Подписное что измерительный и охранный электроды расположены на пластине из жесткого недеформируемого диэлектрика (кварц), а также тем„ что зазор между двумя измерительными электродами создается за счет формы одного из измерительных электродов без применения каких-либо электроизолирующих прокладок, это обеспечивает высокую точность воспроизведения собственной емкости ячейки и, как следствие, высокую воспроизводимость результатов измерений. Формирование на одной пластине охранного и одного из измерИтельных электродов фотолитографией, т.е. способом широко используемым з cåýèéíûõ производствах B обеспечивающим высокую точность передачи размеров изображения, делает ячейки устройства полностью взаимозаменяемыми без ухудшения точности измерений. Причем расположение в одной плоскости охранного и измерительного электродов и выполнение их в виде тонкого (0,5-5 мкм) жестко закрепленного токопроводящего слоя позволяет работать и с неполностью заполненной исследуемой жидкостью я ейкой. Достаточно лишь, чтобы исследуемая жидкость покрыла поверхность измерительного электрода и коснулась всего внутреннего периметра охранного электрода, Филиал ППП "Патент", г. УжгорРД р ул. Проектная у 4