Устройство для измерения диэлектрической проницаемости
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения электрофизических характеристик твердых и жидких веществ. Цепью изобретения является повышение точности. Особенностью изобретения является расположение на металлической струне упругого чувствительного элемента ггокальных инерционных элементов, что позволило создать жесткую фиксацию узлов колебаний , возбуждаемых в металлической струне. Устройство содержит образец 1, упругий чувствительный элемент 2 в виде металлической струны, опору 2, постоянный магнит 4, электроды 5, источник 6 напряжения, электронный автогенератор 7, измеритель 8 частоты , инерционные элементы 9. 1 ил.
СОК)З СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (51) 5 О 01 R 27/26
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И .ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (61) 1385094 (21) 4688563/21 (22) 03.05.89 (46) 30.03.91. Бюл. Р 12 (72) В. С.А)))анин, O.II.Малофей, А.А.Степанов и A.Ï.Êoâaëeíêo (53) 621.317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
II) 1385094, кл. С 0 1 Н 27/26, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМГР1 .НИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения электрофизических характеристик твердых и жидИзобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения электрофиэических характеристик твердых и жидких веществ, и является дополнительным к авт.св. - 1385094.
Целью изобретения является повышение точности.
На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для измерения диэлектрической проницаемости.
Устройство содержит образец 1, упругий чувствительный элемент 2 в виде металлической струны, опору 3, постоянный магнит 4, электроды 5, источник 6 напряжения, электронный автогенератор 7, измеритель 8 часто ты, локальные инерционные элементы 9 °
ÄÄSUÄÄ 1638666 A 2
2 ких веществ. 11епью изобретения является повышение тачнаст)). Особенностью изобретения является расположение на металлической струне упругого чувствительнага элемента локальных инерционных элементов, чта 1)азвалила соадать жесткую фиксацию узлов колебаний, возбуждаемых н металлической струне. Устройства содержит образец
1, упругий чувствительный элемент 2 в виде металлической струны, опару 2, постоянный магнит 4, электрадь) 5, источник 6 напряжения, электронный автогенератар 7, измеритель 8 частоты, инерционные элементы 9. 1 ил.
Образец 1 предназначен для преобразования силы электрического взаимодействия с неоднородным электрическим полем в осевую силу растяжения упругого чувствительного элемента 2 и выполнен в виде цилиндра из исследуемого вещества °
Упругий чувствительны)) элемент 2 предназначен для преобразования осевой силы растяжения в частоту электрических колебаний и препставляет собой металлическую струну верхний конец которой жестко закреплен в опоре 3, а концы элек",ðè÷åñêè связаны с входами электронного автогенератора 7.
Опора 3 обеспечивает жесткую канструктивную фиксацию упругого чувствительного элемента 2.
Постоянный магнит 4 предназначен для создания постоянного магнитного
163866Ü поля, способствующего возбуждению поперечных колебаний упругого чувствительного элемента 2.
Электроды 5 предназначены для cosдания неоднородного электрического
5 поля в нижней части образца 1 и электрически связаны с полюсами источника 6 напряжения.
Источник 6 напряжения предназначен для создания разности потенциалов между электродами 5. .Электронный автогенератор 7 колебаний предназначен для возбуждения и поддержания поперечных колебаний упругого чувствительного элемента 2 в звуковом диапазоне частот..Локальные инерционные элементы 9 предназначены для создания искусственных узлов колебаний струны, расстояние между которыми не изменяет,ся. Способы создания локальных инер,ционных элементов 9 могут быть различными (наклеп, наплавка, напыление в вакууме и т.д.). Одним из способов фиксации элементов 9 является электрическое осаждение. Для избежания температурных погрешностей материалы струны и элементов 9 выбирают одинаковыми.
Устройство для измерения диэлектрической проницаемости работает следующим образом.
Электронный автогенератор 7 возбуждает и поддерживает непрерывные поперечные колебания упругого чувствительного элемента 2 на участке между элементами 9 на его резонансной частоте, которая регистрируется измерителем 8 частоты. При подключении электродов 5 к полюсам источника 6.напряжения за счет пондеромо50 торного взаимодействия образца 1 с неоднородным электрическим полем происходит дополнительное натяжение упругого чувствительного элемента 2, в результате чего изменяется частота
его собственных колебаний. Это изменение частоты, являющееся функцией диэлектрической проницаемости,. фиксируется измерителем 8 частоты.
Измеритель 8 частоты предназначен для регистрации изменения резонансной 20 частоты поперечных колебаний упругого чувствительного элемента 2, входы которого связаны с выходами автогенератора 7. ! 25
Начальная частота колебаний струны
Е определяется выражением
1 P
21 8 где 1 - длина упругого чувствительного элемента 2
à — плотность материала, из которого изготовлен .упругий чувствительный элемент 2
S — - площадь поперечного сечения упругого чувствительного элемента 2;
P - -суммарный вес образца 1 и нижнего элемента 9.
При подключении электродов 5 к источнику 6 возникает пондеромоторная сила взаимодействия образца 1 с неоднородным электрическим полем.
Эта сила направлена в область максимума напряженности электрического поля и равна
F =— - : — Е,в,E (2) где Я вЂ” диэлектрическая проницаемость исследуемого вещества, из которого изготовлен образец 1;
S — площадь поперечного сечения образца,"
Š— напряженность электрического поля в пространстве между электродами 5;
Я вЂ” — 8,85 10 Ф/м.
Формула (2) справедлива, когда напряженность электрического поля на верхнем конце образца 1 равна нулю, что достигается в устройстве соответствующим расположением электродов 5.
Сила F приводит к дополнительному натяжению упругого чувствительного элемента 2, а следовательно, к увеличению его резонансной частоты поперечных колебаний:
f = —, (3)
1P+F
21е L S
Из соотношений (1) - (3) вытекает вы" ражение для определения диэлектрической проницаемости образца 1:
2 о о
При измерении диэлектрической про ницаемости жидкости образец 1 с изУстр6йство для измерения диэлектрической проницаемости по авт.св. т
Составитель R.Ежов
Техред А.Кравчук Корректор Л.Латай
Редактор И.Циткина
Заказ 926 Тираж 417 Лодписное оНИИПИ Государственного комнтета па изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101
1638666
6 вестной проницаемостью Е погружают в h" 1385094, о т л и ч а ю щ е е с я исследуемую жидкость с проницаемо- - тем, что, с целью повьш ения точностью Я2, Аналогичный расчет приводит . сти, на металлическ()й струне упрук выражению
5 гого чувствительного элемента рас41 Р8 2 положены локальные измерительные
Я = P — ; †-(е — f ), (5)
2 1 F,s,E2 о элементы в местах которые саатветl ствуют узлам колебаний, возбуждаемых
При . 2(-,образец втягивается, а в металлической струне, причем маспри Я ) Я, выталкивается из электри- 10 са каждого локального инерционного ческого паля. элемента выбирается большей массы металлической струны, а расстояние
Ф о р м у л а и з а б р е т е н и я между инерционными элементами больше расстояния между точкой крепления струны н измерительными элементами не менее чем в десять раз.
