Ячейка для измерения диэлектрической проницаемости

 

,(72) Авторы изобретения

А. А. Шахматов, Ю. В. Подгорный и О. В. Бороз.. (7l) Заявитель (54) ЯЧЕЙКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения относительной диэлектрической

I проницаемости Я, жидких диэлектриков прн помощи резонансных измерителей емкости абсолютным методом.

По основному.авт.св.М 824009 известна ячейка для измерения диэлектрической проницаемости б жидких диэлектриков при помощи резонансных измеритедей емкости абсолютным методом, содержащая двустенный корпус, внутренняя стенка которого служит статором, а наружная — заземленным корпу-. сом, и заземленный ротор. СоединяяСь, стенки образуют герметичный корпус, Пространство между внутренней и наружной стенками двустенного корпуса заполнено теплоносителем. Прн измерении ячейки помещается в термостат (13.

Недостатком известной ячейки является большая погрешность измерения на высоких частотах, вследствие влияния остаточных параметров измерительного контура. Относительная погрешность измерения днэлектричес2 кой проницаемости на частоте l МГц, вызван-. ная влиянием индуктивности подводящих проводов 0,5 мг/н, составит 0,85%, Эти данные приведены для случая измерения дизлектрическои проницаемости твердых диэлектриков методом сохранения расстояния.

Уменьшение длины подводящих проводов от измерительного. прибора к ячейке аатруднительно при испытании диэлектриков в нормальных условиях. Основное же назначение измерений диэлектрической проницаемости абсолютным методом —. эталонирование. диэлектрической проницаемости вещества, что требует большой точности измерения, которая возможно только при термостатировании

О ячейки так как термостатирование позволяет стабилизировать как емкость самой ячейки, так и диэлектрическую проницаемость вещества. При этом учитывается, что емкость. ячейки и диэлектрическая проницаемость вещества зависит от температуры.

Цель изобретения — повышение точности измерения диэлектрической проницаемости жидких диэлектриков на высокой частоте

3 911 посредством уменьшения погрешности, обусловленной влиянием остаточных параметров измерительного контура.

Поставленная цель достигается тем, что из- вестная ячейка снабжена двумя штуцерами, расположенными на наружной стенке корпуса и максимально разнесены по высоте, при этом верхний штуцер расположен выше верхнего края потенциального статора на расстоянии, превышающем двойной зазор между внутренней и наружной стенками двустеннного корпуса.

Кроме того штуцера расположены на корпусе ячейки тангенциально и диаметрально противоположно к его поперечному сечению, Снабжение ячейки штуцерами на наружной. стенке двухстенного корпуса . обеспечит воэможность проточного термостатирования, что позволит сократить длину соединительных проводов от измерительного блока к ячейке. и, как следствие, уменьшить значение остаточных параметров измерительного контура.. А уменьшение остаточных параметров измерительного контура позволит, в свою очередь, повысить точность измерения диэлектрической проницаемости на высокой частоте и расширить верхчастотный диапазон ячейки.

Разнесение штуцеров по высоте на максимальное расстояние позволит повысить термостатирующий эффект за счет увеличения площади соприкосновения движущегося потока теплоносителя с внутренней стенкой двустенного корпуса, при этом верхний штуцер должен быть, расположен sbnne верхнего края потенциального электрода на двойной зазор между стенками двустенного корпуса, что необходимо для обеспечения стабильности монтажной емкости ячейки, образовайнои . токопроводящнми покрьпиями, нанесенными на станки двустенного корпуса.

Тангенциальное и диаметрально противоположное к поперечному сечению корпуса ячейки расположение штуцеров обеспечивает винтообразное движение теплоносителя, что, с свою очередь, повышает термостатирующии эффект.

На фиг. 1 представлена ячейка, общий, вид; на фиг. 2 — разрез А — A на фиг. 1.

Ячейка имеет подвижный заземленный ротор 1, перемещаемый в направляющеи 2, и двустенный корпус, состоящий из потенциального изолированного статора 3 и заземленной наружной стенки 4. Двустенный корпус выполнен из стекла илн друтого изолирующего материала. Статор и токопроводящий экран образованы токопроводящим покрытием на стенках двустенного корпуса, причем верхняя граница статора выше ниж293 4 него края ротора на двойную величину зазора между ними. Потенциальный провод 5 проходит через внутреннюю, затем через наружную стенки двустенного корпуса и далее внутри экранирующей трубки 6 к разъему 7. Перемещение ротора 1 осуществляется микрометрическим винтом 8. На.наружной стенке 4 двустенного корпуса расположены два максимально разнесенных по

1О высоте штуцера 9 и 10. Причем верхний штуцер 9 расположен выше верхнего края потенциального электрода на расстоянии, превышающем двойной зазор между внутренней и наружной стенками двустенного корпуса. Штуцера расположены на корпусе тангенциально и диаметрально противоположно к его поперечному сечению. Каркасом ячейки являются два основания: верхнее 11 и нижнее 12,соединенные с помощью шпилек 13.

Ячейка снабжена кожухом 14, закрепленным на основаниях 11 и 12. Пространство между двустенным корпусом и кожухом

14 заполнено теплоиэоляционным материалом 15. В качестве теплоизоляционного эч материала используется каолиновая вата. Ктуцера 16, расположенные на основании 11 и соединенные со штуцерами 9 и 10 трубками 17, предназначены для подключения ячейки к внешнему термостату.

Термостатирование ячейки осуществляется прокачиванием через нее теплоносителя от внешнего термостата, при этом теплоно- ситель через один из штуцеров 16 и далее через штуцер 10 поступает. в двустенный корпус. Обратно в термостат теплоноситель поступает через штуцер 9 и другой из штуцеров 16, Тангенциальное расположение и максимальное разнесение по высоте штуцеров 9 и 10 обеспечивает винтообразное движение теплоносителя в двустенном корпусе, что в свою очередь, препятствует образованию застойных зон и, как следствие, снижает градиент температуры теплоносителя, что необходимо для обеспечения минимального градиента температры исследуемой жидкости. Пассивный термостат, образованный теплоиэоляционным материалом.13, уменьшает зависимоть температуры теплоносителя и, как следствие, исследуемой жидкости.от колебаний температуры окружающей среды. . Методика измерений диэлектрической проницаемости на предложенной ячейке основана на измерении .емкости ячейки при двух положениях ротора при заполненной и пустой ячейке.

SS Расчет диэлектрической проницаемости ведется по формуле с -с, Е с

ВНИИПИ Заказ 1110/29

Тираж 883 Подписное

Филиал ППЛ "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 .

5 где Ci — изменение емкости ячейки после заполнения ее исследуемым диэлектриком;

С вЂ” изменение емкости ячейки, заполненной диэлектриком во втором положении ротора;

Сэ — изменение емкости пустой ячейки во втором положении ротора.

Снабжение ячейки штуцерами, расположенными на наружной стенке корпуса, дает возможность уменьшить длину соединительных проводов от измерительного блока к ячейке; Разнесение по высоте. и тангенциальное расположение штуцеров позволит уменьшить температурный градиент между теплоносителем и исследуемой жидкостью.

Все это позволяет повысить точность измеI рения f. и + К исследуемых диэлектриков на высоких (1 .МГц и более) частотах.

Формула изобретения,, 1. Ячейка для измерения диэлектрической проницаемости по авторскому свидетельству

911293 6

Н 8 4009, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерения, она снабжена двумя штуцерами, расположенными нз наружной стенке корпуса и максимально разнесенными по высоте, при этом верхний ипуцер расположен выше . верхнего края потенциального статора на расстоянии, превышавшем двойной зазор между внутренней и наружной стенками дву10 стенного корпуса.

2. Ячейка но и. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что штуцера расположены на корпусе ячейки тангенциально и диаметрально противоположно к его поперечному сече35 нию.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

20 .

1. Авторское свидетельство СССР по ааявке М 2792899/25, кл, 6 01 N 27/22, 1980 (прототип).