Ячейка для измерения электрофизическихпараметров волокнистых материалов

 

Союз Советских

Соцналнстнческнх

Республик

О П И С А Н И Е ()798577

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 17.04.79 (21) 2753549/18 -25 с присоединением заявки М— (23) Приоритет (5! )М. Кл.

6 01 И 27/22 йкумаротеенный комитет нв делам изобретений н открытий

Опубликовано 23.01.81- Бюллетень М 3 (53) ))ДК 621.317.3 (088.8) Дата опубликования описания 23.01.81 (72) Авторы изобретения

Л. И. Грачева, Я. Ф. Меренбах и lI,. С. Заферман

Мелитопольский институт механизации сельского хозяйства (7I ) Заявитель (54) ЯЧЕЙКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерительным конденсаторам, применяемым для исследования электрофизических свойств анизотропных волокнистых материалов, например сена, соломы, сенажа, силоса и др.

Известен измерительный конденсатор для определения эффективной ориентации анизотропных макромолекулярных цепей в полимерных материалах по диэлектрической проницаемости, состоящий из двух камер цилиндрической е формы, именнцих по всей длине каналы квадратного сечения, и гнезд для размещения кассет. Последние прецназначены для упорядоченной укладки волокон. На стыке камер раси положена плата с впрессованными в нее ленточными электродами из медной фольги. Соединение камер осуществляется с помощью кольца, снабженного лнмбом, позволяющего фиксировать угол поворота электродов относительно оси корпуса в пределах от 0 до 90 .

Измерения диэлектрической проницаемости производят дваждьr. В первом случае электрическое поле направляют по радиусу волокон, во втором — как по радиусу, так и по оси. По результатам двух измерений рассчитывают искомую величину (1).

Однако известное измерительное устройство имеет сложную конструкцию и отличается . большой трудоемкостью подготовки образцов к опыту.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является измерительный конденсатор, состоящий из камеры для испытуемого материала и плоских электродов.

Информацию о диэлектрических параметрах материалов снимают одновременно с датчиков, подключенных к измерительным схемам, и по результатам данных измерений судят об искомой величине (22.

Недостатками известных измерительных конденсаторов является то, что точное значение емкости между лежащими в одной плоскости параллельными ленточными электродами неизвестно. Поскольку в расчетные формулы для определения диэлектрической проницаемости и тангенсе угла потерь входит емкость в габаритах образца (геометрическая емкость), 798577

3 то возникают систематические погрешности, вызванные этим обстоятельством.

Кроме того отсутствие тождественности в оценке диэлектрических параметров групп витков нитей; производимой двумя различными диаметрально противоположными парами датчиков, прцводит к погрешностям, связанным с разбросом физико-механических и электрических свойств контролируемых нитей по длине, а отсутствие ограничителя намотки нитей по высоте обусловливает погрешности, вызванные изменением фактора наполнения измерительного устройства. Одновременное поступление сигналов с двух датчиков требует специальной сложной аппаратуры для обработки, расшифровки и регистрации информации, вносящей дополнительные погрешности в значения измеряемых параметров.

Пель изобретения — устранение названных недостатков и повышение точности измерения электрофиэических параметров волокнистых материалов.

Цель достигается тем, что в известном конденсаторе, содержащем камеру и плоские электроды, камера для помещения исследуемого материала выполнена в виде куба, на диагонально противоположных ребрах которого шарнирно закреплены электроды так, что они могут поворачиваться в пространстве относительно шарнирного соединения на угол 90 .

При,этом электроды посередине снабжены поперечными канавками для размещения осей шарниров, Применение конденсатора, состоящего из двух плоских электродов, лежащих в параллельных плоскостях и разделенных камерой с испытуемым материалом дает возможность получить простую конфигурацию электрического поля, степень однородности которого рассчитывается с любой точностью.

Кубическая форма камеры и подвижные электроды обеспечивают равнозначность и конструктивную возможность измерений в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Грани куба с обеих сторон в плоскости, перпендикулярной расположению электродов,. имеют ступенчатые ограничительные выточки для установки подвижных граней, с помощью которых достигается уплотнение материала в межэлектродном пространстве.

За счет уплотнения материала увеличивается точность измерений и воспроизводимость опытов при повторах, так как уменьшается степень воздушных включений, улучшается электрический контраст, ослабляются поверхностные и переходные процессы, устраняется неоднородность заполнения камеры.

Точности измерений служат так же замки, фиксирующие электроды, в которых располо4 жены поперечные выточки для размещения осей шарниров. Последние обеспечивают исключение воздушных промежутков между поверхностью граней и электродами, а замки предотвращают смещения электродов в процессе работы.

На фиг. 1 изображена ячейка для измерения электрофизических параметров волокнистых материалов, общий вид; на фиг. 2 — вид

1р А на фиг, 1; на фиг. 3-разрез Б -Б на фиг. 2.

Ячейка. имеет плоские электроды 1, лежащие в параллельных плоскостях, между которыми в центральной части расположена камера 2, выполненная в виде куба из диэлектрика с высокими электрическими характерис тиками, например из оргстекла (плексиглаза) .

Расположение камеры в центральной части уменьшает эффект изменения краевой емкости за счет перераспределения полей при вне,сении исследуемых волокон в измерительную ячейку, а ее геометрическая форма дает возможность получить однозначное однородное электрическое поле при измерениях в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Камера имеет внутренние размеры 60х60х60 мм, что связано с технологией приготовления грубых кормов.

Боковые грани 3 перемешаются в ступенчатых выточках 4 до упора 5. Подвижное соединение электродов на диагонально противоположных ребрах куба осуществляется с помощью петель 6, закрепленных на гранях с внутренней стороны электродов, а так же штырей 7, утопленных в поперечных выточках

8, создающих условия плотного прилегания электродов к поверхности граней.

Наполнение камеры материалом 9 производится со стороны подвижных граней 3. Неподвижность и параллельность электродов во время измерений обеспечивается с помощью замков 10, исключающих кроме того предпосылки образования воздушных зазоров между электродами и гранями. Электроды снабжены выводами ll для подключения к иэме4S рительному устройству.

Для проведения измерений в камеру помещают материалы с уложенными волокнами в одном направлении и уплотняют его в плоскости перпендикулярной направлению расположения волокон (в этой плоскости грани куба выполнены подвижными) . Фиксируют электроды с помощью замков, Зажимы подсоединяют короткими экранированными проводниками к измерительной схеме моста переменного тока, куметра, измерителя полных сопротивлений и т.д. Определяют диэлектрические характеристики материалов в плоскости, параллельной направлению расположения во798577

Ф локон, затем электроды разворачивают на о

90 относительно их первоначального положения, фиксируют и проводят измерения в плоскости, перпендикулярной направлению расположения волокон.

Применение в йэвестном устройстве ленточных электродов, имеющих большое искажение однородности электрического поля (поле рассеяния), связано с трудностями его учета экспериментально и аналитически.

Предлагаемая ячейка обеспечивает однородное поле в образце, стабильность геометрических констант — постоянной емкости, обусловленной полями рассеяния (краевой емкости) и изменяющейся активной рабочей емкости в габаритах образца, возможность их измерения при помощи широко . распространенных приборов: моста переменного тока, куметра и др.

Точность определения диэлектрической проницаемости в тангенсе угла потерь регламентируется в основном точностью измерения емкости, геометрических размеров ячейки и зависит от частоты, на которой производятся измерения.

Измерения с помощью описанной ячейки показывают высокую воспроизводимость замеров при повторах, их точность и значительное упрощение процесса обработки результатов измерений.

Измерительная ячейка дает возможность определять электрофиэические параметры как анизотропных, так и иэотропных материалов в лабораторных условиях.

Формула изобретения

1. Ячейка для измерения электрофизических параметров волокнистых материалов, содержащая камеру для помещения испытуемого материала и плоские электроды, о т л ич ающаяся тем,что, сцельюповышения точности измерения, камера выполнена в виде куба, на диагонально противополомсых ребрах которого шарнирно закреплены электроды таким образом, что их ориентация в пространстве может изменяться в секторе, ограниченном смежными гранями, имеющими с обеих сторон в плоскости, перпендикулярной расположению электродов, ступенчатые ограни. чительные выточки для установки подвижных граней н замки, фиксирующие электроды.

2.Ячейкапоп,1, о тлича ющ а я с я тем, что электроды посередине снабжены поперечными канавками для размеt щения осей шарниров, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Михайлов Н. В. и др. Метод определения ориентации в полимерных материалах по диэлектрической проницаемости, -" Высокомолекулярные соединения", 1965, т. 7, выл. 3, с. 411416.

2. Авторское. свидетельство СССР М 536424, кл, G Ol N 27/22, 1975 (прототип).

798577

Редактор В. Жиленко

Заказ 10013/53

Тираж 91ф Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Платова

Техред М. Рейвес Корректор О. Ковинская