Измерительная ячейка для определения электропроводности влажных дисперсных материалов

Авторы патента:

Лотов Василий Агафонович (RU)

Лотова Людмила Григорьевна (RU)

G01N27/04 - активного сопротивления

Владельцы патента RU 2362154:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет (RU)

Изобретение может найти применение для определения электропроводности влажных грунтов и почв, керамических масс, цементных паст, концентрированных суспензий и других влажных дисперсных материалов. Измерительная ячейка для определения электропроводности влажных дисперсных материалов, содержащая измерительный сосуд с круглым поперечным сечением из диэлектрического материала, оснащенный двумя электродами, включенными в электрическую цепь электроизмерительного прибора, отличающаяся тем, что измерительный сосуд выполнен в виде пустотелого цилиндра, с электродами кольцеобразной формы, причем внутренний диаметр кольцеобразных электродов равен внутреннему диаметру измерительного сосуда, а определения проводят в процессе движения испытуемого материала через межэлектродное пространство измерительной ячейки. Изобретение направлено на повышение точности и снижение трудоемкости измерения электропроводности влажных дисперсных материалов. 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерения электропроводности влажных дисперсных природных и искусственных материалов, а именно к конструкциям измерительных сосудов и электродов, и может найти применение для определения электропроводности влажных грунтов и почв, керамических масс, цементных паст, концентрированных суспензий и других влажных дисперсных материалов.

Известно устройство для измерения электропроводности грунтов (Патент РФ №2044308, МПК G01N 27/22, опубл. в БИ №26, 1995 г.). Это устройство содержит корпус с дном и основание из диэлектрического материала, а также два питающих и два приемных электрода. Основание выполнено по форме дна корпуса с возможностью перемещения вдоль продольной оси корпуса. На дне корпуса закреплена полая ручка, через которую проходит шток, соединенный с диэлектрическим основанием, а в ручке размещена пружина, расположенная между дном корпуса и упором, жестко соединенным со штоком. При этом на диэлектрическом основании размещены один из питающих и два приемных электрода, а второй питающий электрод закреплен на боковой стенке корпуса.

Недостатки устройства по патенту №2044308: сложность конструкции, трудоемкость процесса измерения.

Известна измерительная ячейка для определения электропроводности пластичных глинистых грунтов (Злочевская Р.И. Связанная вода в глинистых грунтах. - М.: Изд-во МГУ, 1969. - С.93-95, 100). Измерительная ячейка состоит из измерительного сосуда и двух электродов, подключенных к электрической цепи электроизмерительного прибора. Измерительный сосуд представляет собой емкость с круглым поперечным сечением, снабженной верхним и нижним основанием. Сосуд и основание изготовлены из диэлектрического материала. Основания снабжены электродами в виде пластин круглой формы. С целью улучшения контакта между частицами исследуемого грунта, а также между электродами и грунтом последний перед измерениями электропроводности уплотняют в сосуде. Для получения достоверных данных об электропроводности грунта измерения производят неоднократно, причем каждый раз образец грунта заменяют.

Недостатки известной измерительной ячейки: низкая точность измерения, большая трудоемкость процесса измерения. Первый недостаток объясняется следующим. В процессе измерения электропроводности грунт находится в статическом состоянии, причем на него не оказывается давление извне. По этой причине контакт между частицами грунта недостаточно плотен, а контакт между грунтом и электродами ненадежен. Второй недостаток объясняется тем, что для получения достоверных данныхизмерения электропроводности грунта необходимо производить многократно, причем эти измерения осуществляются вручную.

Поставлена задача: повысить точность и снизить трудоемкость измерения электропроводности материала.

Эта задача решена следующим образом. В соответствии с прототипом измерительная ячейка для определения электропроводности влажных дисперсных материалов содержит измерительный сосуд с круглым поперечным сечением из диэлектрического материала, оснащенный двумя электродами, включенными в электрическую цепь электроизмерительного прибора. Согласно изобретению измерительный сосуд выполнен в виде пустотелого цилиндра, а электроды имеют кольцеобразную форму, причем внутренний диаметр кольцеобразных электродов равен внутреннему диаметру упомянутого пустотелого цилиндра.

Далее сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1), на котором схематично изображена конструкция измерительного сосуда в продольном разрезе.

Измерительная ячейка состоит из измерительного сосуда 1 и электродов 2. Измерительный сосуд 1 изготовлен из диэлектрического материала и выполнен в виде пустотелого цилиндра. Он оснащен двумя кольцеобразными электродами 2, подключенными посредством клемм 3 к электрической цепи электроизмерительного прибора (на чертеже прибор не показан). При этом внутренний диаметр кольцеобразных электродов 2 равен внутреннему диаметру измерительного сосуда(фиг. 2). Один конец измерительного сосуда 1 соединен с механизмом подачи влажного дисперсного материала 4 в измерительный сосуд 1. Этот механизм представляет собой рабочий цилиндр 5, снабженный шнеком или поршнем 6.

Под воздействием шнека или поршня 6 влажный дисперсный материал 4 выдавливается из рабочего цилиндра 5 и поступает в измерительный сосуд 1, вследствие чего электрическая цепь электроизмерительного прибора замыкается и электрический ток протекает между электродами 2 по влажному дисперсному материалу 4. В процессе продавливания влажного дисперсного материала 4 по сосуду 1 и протекания по материалу тока производятся измерения электропроводности влажного дисперсного материала 4.

Так как влажный дисперсный материал продавливается по измерительному сосуду под определенным давлением, то, во-первых, улучшается контакт между частицами исследуемого материала, во-вторых, повышается надежность контакта между влажным дисперсным материалом 4 и кольцеобразными электродами 2. Все это способствует повышению точности измерения электропроводности материала, о чем можно судить по сравнительным определениям электропроводности глиняных масс, представленным в таблице. Более высокие и стабильные по воспроизводимости значения электропроводности, получаемые на предлагаемом устройстве, свидетельствуют о надежности контакта между электродами и испытуемым материалом. В процессе измерений через измерительный сосуд 1 может продавливаться значительное количество влажного дисперсного материала и соответственно производиться серия измерений, причем без остановки процесса измерения. Это снижает трудоемкость процесса измерений. Кроме того, использование данной измерительной ячейки делает возможным автоматизировать операции получения и обработки результатов измерений и тем самым повысить производительность проводимых исследований.

Технический результат изобретения: повышение точности и снижение трудоемкости процесса измерения электропроводности влажного дисперсного материала.

Измерительная ячейка для определения электропроводности влажных дисперсных материалов, содержащая измерительный сосуд с круглым поперечным сечением из диэлектрического материала, оснащенный двумя электродами, включенными в электрическую цепь электроизмерительного прибора, отличающаяся тем, что измерительный сосуд выполнен в виде пустотелого цилиндра с электродами кольцеобразной формы, причем внутренний диаметр кольцеобразных электродов равен внутреннему диаметру измерительного сосуда, а определения проводят в процессе движения испытуемого материала через межэлектродное пространство измерительной ячейки.

Изобретение относится к устройствам для измерения электропроводности влажных дисперсных природных и искусственных материалов, а именно к конструкциям измерительных сосудов и электродов и может найти применение для определения электропроводности влажных грунтов и почв, керамических масс, цементных паст, концентрированных суспензий и других влажных дисперсных материалов.

Способ определения влажности капиллярно-пористых материалов // 2341788

Устройство определения структурного состояния волоконно-полимерного композиционного материала // 2334222

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, в частности к двойным технологиям, а именно контроля качества при создании волоконно-полимерного композиционного материала, получаемого в намоточном производстве, и контроля его структурного состояния при эксплуатации этого материала, за счет встроенного измерительного чувствительного элемента в структуру материала, и может быть использовано в системах жизнедеятельности, сосудах давления, обшивках планеров, для пожаротушения, антиобледенения, ракетно-космической, авиационной, машиностроительной техники и в др.

Способ электрического неразрушающего контроля остаточных напряжений в деталях из токопроводящих материалов // 2320984

Способ и система контроля качества топлива // 2320983

Изобретение относится к эксплуатации автотракторной техники, в частности к способам контроля качества топлива и подготовки топлива к сгоранию. .

Способ контроля несущей способности железобетонного покрытия или перекрытия // 2319952

Изобретение относится к области контроля качества железобетонных конструкций неразрушающими методами, а именно к измерению напряженно-деформируемого состояния арматуры покрытий и перекрытий вантовой системы и может найти применение для мониторинга зданий и сооружений.

Способ определения допустимого тока для подовых блоков // 2296317

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при эксплуатации подовых блоков, входящих в токопроводящий узел катода алюминиевых электролизеров.

Устройство для определения параметров многокомпонентных сред, по крайней мере, в одном резервуаре // 2278373

Изобретение относится к нефтяной промышленности. .

Способ электрического неразрушающего контроля токопроводящих материалов и устройство для его реализации // 2256906

Изобретение относится к области неразрушающего контроля (НК) поверхностных слоев токопроводящих материалов (ПСТМ) изделий в процессе их производства и эксплуатации.

Газоанализатор водорода // 2242751

Изобретение относится к средствам измерения состава газовых смесей и может быть использовано для контроля газовой атмосферы в помещениях промышленных предприятий с опасными условиями производства, в частности для обеспечения водородной взрывобезопасности под защитной оболочкой АЭС.

Способ и устройство определения влажности по вольт-амперной характеристике материалов // 2374633

Способ и газоанализатор для определения локальных объемных концентраций водорода, водяного пара и воздуха в парогазовой среде с использованием ультразвука // 2374636

Изобретение относится к методам и средствам для измерения состава парогазовых сред и может быть использовано для контроля атмосферы в помещениях промышленных предприятий, в частности, для обеспечения водородной взрывобезопасности под защитной оболочкой атомных электрических станций

Способ нанесения покрытия из оксида алюминия на подложку, покрытую карбидом кремния // 2468361

Изобретение относится к способу нанесения покрытия из оксида алюминия на деталь, имеющую поверхность из карбида кремния (SiC) и используемую в высокотемпературных областях техники

Способ определения влажности древесины // 2504759

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению влажности капиллярно-пористых материалов. Предложен способ определения влажности древесины, в котором осуществляют контакт с образцом с помощью двух электродов, расположенных вдоль линии, перпендикулярной волокнам образца, на фиксированном расстоянии друг от друга, прикладывают напряжение на измерительную ячейку, состоящую из последовательно включенных влажного материала и эталонного сопротивления, измеряют падение напряжения на эталонном сопротивлении и определяют влажность, при этом в фиксированный момент времени измеряют амплитуду напряжения, тока и крутизны соответствующих импульсных динамических характеристик, по которым регистрируют их комплекс информативных параметров: постоянную времени и предельное напряжение, начальный ток и его крутизну, которые служат для определения влажности по калибровочной характеристике, а калибровку проводят априори на границах адаптивного диапазона по образцу с известной влажностью и нормируемыми параметрами: постоянной времени и предельным напряжением, начальным током и крутизной при измерении в фиксированный момент времени амплитуд напряжения, тока и крутизны соответствующих нормированных импульсных динамических характеристик. Способ согласно изобретению обеспечивает повышение точности и расширение диапазона контроля при заданных метрологических характеристиках. 1 табл., 6 ил.

Устройство для измерения электрических параметров твердых или жидких геологических образцов // 2515097

(57) Изобретение относится к устройству для измерения электрических параметров твердых или жидких геологических образцов, таких как, например, горные породы, предпочтительно из нефтяных или газовых пластов-коллекторов, и насыщающие их текучие среды, содержащему полый корпус, выполненный из первой верхней половины и второй нижней половины, которые коаксиально скользят одна внутри другой, причем в указанном корпусе расположено гнездо для размещения по существу цилиндрического образца, при этом к указанному гнезду обращены две пары электродов, предназначенные для подвода тока в образец и для измерения напряжения на концах указанного образца, и отличающемуся тем, что указанные пары электродов являются парами копланарных электродов, каждая из которых расположена на одном конце указанного гнезда. Изобретение обеспечивает возможность создания устройства для измерения электрических параметров геологических образцов с использованием двух и четырех электродов с их быстрым чередованием и достаточной точностью. 14 з. п. ф-лы, 7 ил.

Способ определения электрической характеристики композитного материала для изготовления летательного аппарата // 2535236

Изобретение может быть использовано при изготовлении летательных аппаратов. Способ определения электрической характеристики композитного материала для изготовления летательного аппарата, в котором, по меньшей мере, к одному образцу, выполненному из композитного материала, прижимают две накладки, осуществляя плотную подгонку, по меньшей мере, одной из накладок и отверстия этого или каждого образца, определяют значение электрического сопротивления сборки, образованной накладками и образцом, и выводят на основании полученного значения значение электрического сопротивления композитного материала. Изобретение обеспечивает упрощение определения электрической характеристики композитного материала. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 11 ил.

Способ и система для анализа химически активного материала // 2535239

Предложены способ и система определения периода схватывания химически активного материала. Способ включает непрерывное измерение электрического свойства материала для получения временной зависимости удельного сопротивления или его представления. Временная зависимость используется для определения времени начала схватывания и времени окончания схватывания. Время начала схватывания определено как время наступления наиболее быстрого подъема удельного сопротивления и время окончания схватывания определено как время локального максимума удельного сопротивления. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 15 ил., 1 табл.

Способ определения свойств материала наноиндентированием // 2551263

Способ может быть использован в сканирующей зондовой микроскопии для определения электрического напряжения, модуля упругости, твердости, вязкости, пластичности пьезоэлектрических материалов, компонентов микро- и наноэлектромеханических систем, а также биомикроэлектромеханических устройств. Наноиндентирование материала выполняют жестким индентором с постоянной скоростью. Регистрируют одновременно изменение электрического напряжения и контактной силы при вдавливании индентора в материал, например пьезоэлектрик. Измерения выполняют по крайней мере для двух температур материала. Технический результат - расширение функциональных возможностей определения свойств материала наноиндентированием, возможность определения значения нагрузки, которое приводит к фазовому переходу. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ и устройство определения влажности капиллярно-пористых материалов по ипульсной динамической характеристике // 2552603

Группа изобретений относится к измерительной технике, в частности к измерению влажности капиллярно-пористых материалов. Способ определения влажности капиллярно-пористых материалов заключается в том, что осуществляют контакт с образцом с помощью двух электродов, расположенных вдоль линии, перпендикулярной волокнам образца, на фиксированном расстоянии друг от друга. Прикладывают напряжение на измерительную ячейку, регистрируют время сравнения текущей амплитуды с пороговым значением и определяют влажность. Причем определяют влажность по частоте калибровочных характеристик, длительность которой в каждом цикле определяется интервалом измерения, фронт которого формируют в момент сравнения порогового напряжения с линейным напряжением динамической характеристики измеренной ячейки, состоящей из последовательно включенных влажного материала и эталонной емкости. После чего организуют срез за счет изменения полярности порогового напряжения. Калибровочными характеристиками служат функция нормированной влажности и функция предельной частоты импульсов сухого материала, которые определяют в процессе измерения предельных частот, соответствующих нижней и верхней границам измеряемого диапазона, и по которым определяют нормированные меры: предельную частоту и нормированную влажность. Устройство для определения влажности капиллярно-пористых материалов по динамической характеристике состоит из измерительной ячейки, состоящей из последовательного соединения исследуемого материала и эталонной емкости. При этом организуют мультивибратор за счет включения измерительной ячейки в отрицательную обратную связь операционного усилителя, в положительную обратную связь которого включен эталонный делитель напряжения на резисторах, а выходным индикатором служит частотомер. Технической задачей способа являются повышение метрологической эффективности, а именно точности измерений, за счет устранения нелинейности. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство для определения концентрации кислорода // 2582487

Изобретение относится к измерительной технике и аналитическому приборостроению и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. Устройство для определения концентрации кислорода содержит первичный преобразователь, представляющий собой магнитную систему с рабочим и сравнительным чувствительными элементами, подключенными по мостовой схеме к двум сопротивлениям, соединенный входом с первым блоком питания и измеритель. Устройство дополнительно содержит второй блок питания, микроволновой генератор с варакторной перестройкой частоты и усилитель напряжения, причем выход первичного преобразователя через усилитель напряжения соединен с первым входом микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты, второй вход которого подключен ко второму блоку питания, выход микроволнового генератора с варактоной перестройкой частоты соединен с входом измерителя. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения концентрации кислорода за счет повышения стабильности ее измерения. 1 ил.