RU2203486C2 - Детектирование диэлектрокинеза, стимулированное статической электризацией, пластиков и других веществ - Google Patents
Детектирование диэлектрокинеза, стимулированное статической электризацией, пластиков и других веществ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2203486C2 RU2203486C2 RU99125329/28A RU99125329A RU2203486C2 RU 2203486 C2 RU2203486 C2 RU 2203486C2 RU 99125329/28 A RU99125329/28 A RU 99125329/28A RU 99125329 A RU99125329 A RU 99125329A RU 2203486 C2 RU2203486 C2 RU 2203486C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reference substance
- substance
- specified
- detection
- detector
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/60—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrostatic variables, e.g. electrographic flaw testing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Детектор диэлектрокинеза содержит камеру, содержащую эталонное вещество точной диэлектрической копии, которое подвергают воздействию внешней статической электризации. Эталонное вещество механически несвободно, делая возможным детектирование динамики поляризационной энергии вынужденной силы диэлектрофореза, указывающей на наличие любой мишени с диэлектрическими свойствами, идентичными свойствам эталонного вещества. Антенное устройство увеличивает расстояние (диапазон) приближения детектирования. Источник статической электризации для эталонного вещества увеличивает долговечность способности детектирования для обеспечения непрерывной способности детектирования. Внешний источник электрической энергии электронной схемы с помощью электрического выброса тока дает количественно измеримое обнаружение детектирования. В соответствии с принципами диэлектрофореза детектор может детектировать наличие конкретного вещества независимо от присутствия или отсутствия любого типа мешающих, а именно препятствующих видимости структур вещества, барьеров или сигналов электромагнитных помех. 3 с. и 16 з.п.ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к детектированию пластиков и других веществ с использованием диэлектрокинеза (фореза) и, в частности, к детектированию конкретных пластиков, полимеров и других органических и неорганических веществ с помощью детектирования выброса тока электродинамической реакции на механически вынужденную обратную силу диэлектрофореза.
Детектирование конкретных полимеров и пластиков (смесей и смесей различных полимеров и с добавками) и других органических/неорганических веществ независимо от присутствия мешающих структур, препятствующих видимости, барьеров или сигналов электромагнитных помех (СЭП) используется в различных областях, например, (а) в службах транспортной безопасности перед посадкой в самолеты, поезда и автомобили; (б) новых и старых зданиях; (в) деятельности правоохранительных органов; (г) военных действий; (д) защиты от воровства в магазинах; (е) других потребностей и действий безопасности.
Патент США 5019804 описывает устройство и способ для обнаружения движения объекта. Хотя это устройство эффективно для детектирования движения, его применение ограничено, так как сенсор не использует диэлектрокинез (форез). Кроме того, в Hearn, G.L. et al.: "The Application of Electrostatics in Forensic Science", Journal of Electrostatics, vol. 23, No. 1, and Index, April, 1989, pages 169-178, ХР000004858 описано сепарирующее устройство, которое использует комбинацию электростатических и механических сил, для осуществления специалистами судебной медицины восстановления малых фрагментов бытовых предметов и окраски средства передвижения из смешанных обломков для судебной медицины. Однако этот сепаратор также не использует диэлектрокинез (форез) и, таким образом, также ограничен в своем применении.
Диэлектрофорез описывает силу воздействия и механическое поведение исходно нейтрально заряженного вещества, которое представляет поляризацию диэлектрика, наведенную посредством индуцирования с помощью внешних пространственно неоднородных электрических полей. Степень пространственной неоднородности электрического поля измеряют с помощью пространственного градиента (пространственной скорости изменения) электрического поля. Фундаментальным принципом работы эффекта диэлектрофореза является то, что сила (или вращающий момент) на воздухе или в других окружающих средах, произведенная в точке и пространстве во времени, всегда направлена (или стремится быть направленной) в том же самом направлении, в основном в направлении максимального градиента (неоднородности) локального электрического поля, независимо от знака (+ или -) и изменений во времени постоянного или переменного тока (DC или АС) электрических полей (напряжений) и диэлектрических свойств окружающей среды.
Величина силы диэлектрофореза является нелинейно зависимой от диэлектрической поляризуемости окружающей среды, диэлектрической поляризуемости исходно нейтрального вещества и нелинейно от геометрии нейтрального вещества. Эта зависимость определена с помощью функции Клаузиуса-Моссотти, известной из исследовании поляризуемости в физике твердого тела. Сила диэлектрофореза зависит нелинейно от локального приложенного электрического поля, произведенного с помощью мишени. Сила диэлектрофореза зависит от пространственного градиента в квадрате (во второй степени) локального распределения электрического поля мишени в точке пространства и времени, где расположен детектор. Пространственный градиент в квадрате локального электрического поля измеряют с помощью силы диэлектрофореза, произведенной индуцированным зарядом поляризации на детекторе. Эта сила, стремящаяся к постоянному направлению, является весьма переменной по величине и как функция углового положения (при фиксированном радиальном расстоянии от мишени), и как функция радиальной позиции (при фиксированном угловом положении), и как функция "эффективной" поляризуемости среды. Характеристика детектирования силы является уникальной характеристикой пространственного градиента мишени локального электрического поля, возведенного в квадрат, причем детектор всегда указывает (стремится указывать) направление локального максимума характеристики градиента. Все экспериментальные результаты и уравнения диэлектрофореза согласуются с фундаментальными электромагнитными законами (уравнениями Максвелла).
Существуют пять известных видов поляризации диэлектрика. Они содержат: электронную поляризацию, где электронное распределение вокруг атомных ядер незначительно искажено из-за приложенного внешнего электрического поля; атомную поляризацию, где распределения атомов внутри исходно нейтрального вещества незначительно искажены из-за приложенного внешнего электрического поля; мигрирующую поляризацию, где в весьма конкретных полимерах и т.д. распределения сильно делокализованных электронов или протонов очень искажены на протяжении нескольких молекулярных повторяющихся звеньев из-за приложенного внешнего электрического поля; вращательную поляризацию (диполярную и ориентационную), где постоянные диполи (H2O, NO, HF) и ориентируемые подвешенные полярные группы (-ОН, -Cl, -CN, -NO2), гибко подвешенные на молекулах в веществе вращательно ориентируются в направлении внешнего электрического поля с характеристическими постоянными времени; и граничную поляризацию (пространственный заряд), где неоднородные границы диэлектрика аккумулируют носители заряда из-за различия малых удельных электропроводностей. В случае граничной поляризации полученный пространственный заряд, аккумулированный для нейтрализации граничных зарядов, искажает внешнее электрическое поле с характеристическими постоянными времени.
Первые три вида поляризации диэлектрика, а именно электронный, атомный и мигрирующий, являются молекулярными в масштабе расстояния и происходят "мгновенно", как только прикладывают внешнее электрическое поле, и приводят к диэлектрической постоянной вещества при очень высоких частотах (инфракрасной и оптической областей). Последние два вида поляризации, а именно вращательный и граничный, являются молекулярными и макроскопическими в масштабе расстояния и возникают динамично в течение времени с характеристическими постоянными времени для содействия увеличению высокочастотной диэлектрической постоянной при ее изменении во времени к диэлектрической постоянной при нулевой частоте. Эти характеристические постоянные времени вещества контролируют диэлектрический и механический отклики вещества.
Виды поляризации и их динамика, приводящая к развитию во времени диэлектрических постоянных, обсуждается в различных публикациях, например Н.А. Рohl, Dielectrophoresis, Cambridge University Press (1978); R. Schiller Electrons in Dielectric Media, C. Ferrаdini. J. Gerin (eds.), CRC Press (1991), и R. Schiller, Macroscopic Friction and Dielectric Relaxation, IEEE Transactions on Electrical Insulation, 24, 199 (1989), известные методы которых таким образом включены в качестве ссылки.
Если внешнее электрическое поле Е0 приложено к диэлектрическому веществу, сила (F) имеет объемную плотность (f=F/v), которая содержит силы, действующие на свободные заряды, связанные пары зарядов, действующих в качестве диполей, которые можно поляризовать, взаимодействия между диполями и изменения размера из-за электрического поля (Е) внутри диэлектрического вещества. Общую объемную плотность силы можно определить в соответствии со следующим отношением:
где ε = диэлектрическая проницаемость вещества (которая равна Kε0, где К является диэлектрической постоянной вещества, и ε0 является диэлектрической проницаемостью свободного пространства), α = поляризуемость диэлектрического вещества, ▽ = математический оператор вектора пространственного градиента, ∂ε/∂γмасса = математический оператор частотной производной, γзаряд = объемная плотность свободных зарядов (носителей) и γмасса = объемная плотность массы диэлектрического вещества.
где ε = диэлектрическая проницаемость вещества (которая равна Kε0, где К является диэлектрической постоянной вещества, и ε0 является диэлектрической проницаемостью свободного пространства), α = поляризуемость диэлектрического вещества, ▽ = математический оператор вектора пространственного градиента, ∂ε/∂γмасса = математический оператор частотной производной, γзаряд = объемная плотность свободных зарядов (носителей) и γмасса = объемная плотность массы диэлектрического вещества.
В подавляющем большинстве диэлектриков γзаряд = 0, поэтому не существует никакой электростатической силы, которую следует рассмотреть. Аналогично за исключением пьезоэлектрических веществ ∂ε/∂γмасса = 0 (т.е. не существует никакого изменения плотности в диэлектрической постоянной), и никакую силу электрострикции не должны рассматривать. Таким образом, остается рассмотреть две силы диэлектрокинеза, а именно силу взаимодействия между диполем и полем Е0 и силу диэлектрофореза.
Первая диэлектрокинетическая сила равна нулю, если градиент вектора диэлектрической проницаемости ε = Kε0 равен нулю (т.е. не существует никакого пространственного изменения в эффективной диэлектрической постоянной). Если существует некоторое пространственное изменение в диэлектрической постоянной, тогда имеет место относительно большая сила, так как второй член в уравнении (1) умножен на электрическое поле, возведенное в квадрат. Простой пример первой силы диэлектрокинеза представлен там, где теплая жидкость (имеющая более низкую диэлектрическую постоянную, чем холодная жидкость, и, следовательно, ненулевой пространственный градиент) приведена в движение к областям более низкого электрического поля. В комплексном диэлектрическом теле, если ▽ε = 0, тогда все части тела диэлектрически пространственно согласованы. Диэлектрическая проницаемость ε является комплексным параметром вещества, в частности для "чистых" полимеров, а также "пластиков", которые являются часто смесями или смесями полимеров с добавками для преодоления проблем химической обработки и функциональных ограничений конечного продукта (см. D. W. van Krevelen, Properties оf Polymers and Correlation to Chemical Structure, Elsevier Prеss (1976), принципы которой таким образом включены в качестве ссылки).
Третий член в уравнении (1), а именно сила диэлектрофореза, сформулированная H.Pohl, содержит пространственный градиент электрического поля, возведенного в квадрат. Следовательно, эта вторая сила диэлектрокинеза меньше, чем сила диэлектрокинеза диполь-дипольного взаимодействия. Следовательно, плотность равнодействующей силы можно выразить как:
f = F/v = -1/2(E0E)▽ε+1/2α▽(E0E); (2)
f=сила взаимодействия между диполем и полем Е0 + сила диэлектрофореза
Электрическую плотность (U) энергии, накопленную в диэлектрическом теле, можно выразить как:
F=-▽U,
согласно чему энергия (U) является интегралом по объему двух данных сил электрокинеза.
f = F/v = -1/2(E0E)▽ε+1/2α▽(E0E); (2)
f=сила взаимодействия между диполем и полем Е0 + сила диэлектрофореза
Электрическую плотность (U) энергии, накопленную в диэлектрическом теле, можно выразить как:
F=-▽U,
согласно чему энергия (U) является интегралом по объему двух данных сил электрокинеза.
Следовательно, может возникнуть одна из двух ситуаций: (1) ▽ε не равен нулю, и первая сила диэлектрокинеза в уравнении (2) является доминирующей (т.е. различные части комплексного диэлектрического тела не являются диэлектрически пространственно согласованными), и общая энергия системы является большой с большими изменениями. Эта ситуация обозначает "отсутствие детектируемого согласования"; или (2) ▽ε равен нулю, и сила диэлектрофореза (Pohl) в уравнении (2) является доминирующей (т.е. различные части комплексного диэлектрического тела являются диэлектрически пространственно согласованными), и общая энергия системы является маленькой с малыми изменениями. Эта ситуация обозначает "детектируемое согласование".
В ситуации 2 (детектируемое согласование) плотность силы (f) выражена как:
f = F/v = 1/2G▽|K1ε0E0E0|;
f = F/v = 1/2Gσ|2U0|,
где E= GE0 определяет электрическое поле в диэлектрике (Е) по внешнему полю (Е0), G=3(K2-K1)/(K2+2K1) для диэлектрических объектов сферической формы и G=2(K2-K1)/(K2+K1) для диэлектрических объектов цилиндрической формы (К2 является диэлектрической постоянной вещества в сфере или цилиндре, который является диэлектрически пространственно согласованным с эталонным образцом, и K1 является диэлектрической постоянной окружающего вещества (газа или жидкости)), и U0 = плотность электрической энергии, "накопленная" во внешнем электрическом поле Е0.
f = F/v = 1/2G▽|K1ε0E0E0|;
f = F/v = 1/2Gσ|2U0|,
где E= GE0 определяет электрическое поле в диэлектрике (Е) по внешнему полю (Е0), G=3(K2-K1)/(K2+2K1) для диэлектрических объектов сферической формы и G=2(K2-K1)/(K2+K1) для диэлектрических объектов цилиндрической формы (К2 является диэлектрической постоянной вещества в сфере или цилиндре, который является диэлектрически пространственно согласованным с эталонным образцом, и K1 является диэлектрической постоянной окружающего вещества (газа или жидкости)), и U0 = плотность электрической энергии, "накопленная" во внешнем электрическом поле Е0.
Следовало бы преимущественно использовать концепции, отмеченные выше, для разрешения детектирования полимеров и пластиков и других органических/неорганических веществ независимо от присутствия мешающих структур, препятствующих видимости, барьеров или сигналов электромагнитных помех (СЭП).
Такое применение было достигнуто согласно представленному изобретению. Изобретение относится к детектору, использующему новые комбинации объектов исходно нейтрального вещества, который допускает детектирование скрытых конкретных полимеров и пластиков с высокой степенью разрешающей способности даже между номинально идентичными составами пластиков, где единственным различием является присутствие или отсутствие определенных добавок.
Наблюдение эффекта силы диэлектрофореза осуществляют обычно с помощью "действия на расстоянии" типа вращающего момента и обнаружения сил диэлектрофореза, действующих при переменных, кроме того, интегрируемых расстояниях от определенной точки вращения и линии, как описано в общепризнанной, совместно поданной патентной заявке серийный номер 08/758248, указание которой таким образом включено в качестве ссылки. В представленном изобретении использована другая техническая концепция, в которой объект исходного нейтрального вещества является мишенью элемента, которую следует детектировать, тогда как в совместно поданной заявке объект исходного нейтрального вещества является сам центральным веществом детектирования. В этом случае используют в качестве вещества детектирования объект источника вещества с химическими и диэлектрическими свойствами, идентичными свойствам объекта вещества "мишени" исходно нейтрального вещества.
Внешнее электрическое поле и его пространственные градиенты формируют с помощью непрерывной статической электризации самого эталонного вещества детектирования. Этот пространственный градиент внешнего электрического поля вещества детектирования производит силу диэлектрофореза, действующую на любой объект идентичного исходно нейтрального вещества мишени, появляющийся вблизи (в зоне) вещества детектирования. Как химически и диэлектрически идентичная мишень, так и вещество детектирования механически несвободны так, что не способны двигаться в ответ на присутствующие диэлектрокинетические силы. Следовательно, они не могут механически диссипировать (рассеивать) энергию и генерируется выброс тока.
При появлении идентичного вещества мишени, представляющего интерес, вблизи (в зоне) вещества детектора внешнее электрическое поле, сформированное с помощью непрерывной статической электризации, формирует индуцированную характеристику поляризации в исходно нейтральном идентичном веществе мишени, которое берет энергию из U0, а именно плотности энергии, накопленной во внешнем электрическом поле.
Используемый сигнал детектирования обнаружения для указания на присутствие конкретного типа пластика, полимера или другого органического/неорганического вещества является выбросом электрической энергии в форме выброса тока из источника электродвижущей энергии (батареи), соединенного с веществом детектирования с помощью электронной схемы. Если устройство детектирования содержит конструктивные представления, согласно изобретению пластики и другие вещества можно детектировать независимо от присутствия любых мешающих структур, препятствующих видимости, или барьеров (чемоданов, стенок и т.д.), или сигналов электромагнитных помех (СЭП). Все другие (неподходящие) пластики и другие вещества не дают выброс энергии, так как силы и соответствующая энергия гораздо больше, чем можно обеспечить с помощью электронной схемы, соединенной с эталонным диэлектрическим веществом, размещенным внутри устройства детектирования.
Дополнительные задачи и преимущества представленного изобретения будут описаны подробно, ссылаясь на сопровождающие чертежи, на которых:
фигура 1 является схематическим изображением положения вещества детектирования, линий его электрического поля, положения идентичного вещества мишени, представляющего интерес, и его индуцированной характеристики поляризации;
фигура 2 является схематическим изображением электронной схемы прототипа, соединенной с веществом детектирования.
фигура 1 является схематическим изображением положения вещества детектирования, линий его электрического поля, положения идентичного вещества мишени, представляющего интерес, и его индуцированной характеристики поляризации;
фигура 2 является схематическим изображением электронной схемы прототипа, соединенной с веществом детектирования.
Иллюстрация фигуры 1 схематично показывает положение элемента 1 эталонного вещества, имеющего источник непрерывной статической электризации 1а и электронную схему 1б для обеспечения выброса электрического тока. Источник 1а статической электризации индуцирует статические заряды 2а-2ж на эталонном веществе, которое механически несвободно в полости 6 для создания неоднородного электрического поля, иллюстрируемого с помощью линий 3а-3ж. Линии поля имеют уникальную пространственную характеристику, а также уникальную характеристику пространственного градиента. Электрическое поле эталонного вещества заканчивается на окружающем заземленном экране 4, таким образом индуцируя противоположные заряды 5а-5ж на поверхности заземленного экрана 4.
Концептуально, если исходно нейтральный элемент диэлектрического вещества мишени входит в среду линий 3а-3ж электрического поля и пространственных градиентов, заряды 8а-8г поляризации индуцируются на веществе 7 мишени. Если диэлектрические свойства вещества 7 мишени идентичны свойствам эталонного вещества 1, только сила диэлектрофореза обнаруживается в соответствии с явлениями диэлектрофореза, описанного выше. Так как вещество 7 мишени и эталонное вещество 1 механически несвободны (описано ниже), они не реагируют на силу диэлектрофореза, и электронная схема 1б обеспечивает измеримый выброс тока в ответ на создание зарядов 8а-8г поляризации.
Фигура 2 является подробной схемой детектора согласно представленному изобретению, содержащему электронную схему 1б из фигуры 1. Камера 12 эталонного вещества механически удерживает эталонное вещество. Примеры пригодных эталонных веществ содержат поливинилхлорид и сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола (PVC, ABS) и другие. Провод 14 заземления проходит через эталонное вещество к стальному стержню 16 заземления. Камера 12 эталонного вещества закрыта парой проводящих торцевых вставок 18, например стальными гайками на противоположных торцах камеры. В альтернативной конфигурации провод 14 заземления соединен непосредственно с одной из проводящих торцевых вставок 18. Регулируемая антенна соединена с одной из проводящих торцевых вставок и, возможно, имеет общее заземление со стальным стержнем 16. Антенна 20 служит для увеличения расстояния (диапазона) приближения детектора.
Провод 14 заземления соединен последовательно с веществом, которое соединено последовательно с дроссельной катушкой 22 индуктивности из медной проволоки, например 100 витковой катушкой индуктивности из медной проволоки. Кроме того, дроссель соединен последовательно с входом затвора полевого транзистора 26, например NTE 312 FET. Полевой транзистор 26 замыкает цепь 24 детектора при управлении сигналом, обеспеченным к входу затвора через дроссель 22. Цепь 24 содержит в последовательном соединении измеритель 28 тока, переменный резистор 100 кОм 30, постоянный резистор 22 кОм 32, индикаторную лампу 34 тока и батарею 36, например батарею 9 вольт. Конечно, различные резистивные величины можно выбрать в соответствии с источником питания 36, характеристиками измерителя 28 и т.д. Если цепь 24 детектора замкнута с помощью транзистора 26, батарея 36 питает нагрузку 30/32 и лампу 34.
Компоненты детектора можно удобно разместить внутри портативного автономного корпуса 38.
При работе непрерывный статический источник 10 электризации поддерживает образец эталонного вещества заряженным на его внешней поверхности, обеспечивая внешнее электрическое поле и его пространственные градиенты. Если вещество 7 мишени, которое следует детектировать, соответствующее диэлектрическим свойствам эталонного вещества 1, вводят в электрическое поле и его пространственные градиенты, обеспеченные эталонным веществом 1, энергия удаляется из внешнего электрического поля в соответствии с концепциями общей объемной плотности силы, описанными выше, генерируя выброс тока по проводу 14. Малый ток достаточен, чтобы заставить полевой транзистор 26 замкнуть цепь 24 детектора, генерируя таким образом импульс тока через измеритель 28 тока и индикаторную лампу 34 благодаря батарее 36. Таким образом, лампа 34 и измеритель 28 становятся индикаторами выбросов тока на проводе 14 и, таким образом, индикаторами наличия вещества мишени.
В соответствии с представленным изобретением внешнее электрическое поле и его пространственные градиенты можно формировать с помощью источника непрерывной статической электризации эталонного вещества детектирования. Пространственные градиенты формируют силу диэлектрофореза на любой объект идентичного исходно нейтрального вещества мишени, появляющийся в пределах расстояния (диапазона) приближения вещества детектирования. Так как эталонное вещество и вещество мишени механически несвободны, сила диэлектрофореза демонстрирует выброс тока, достаточный для активизирования цепи детектора, обеспечивая выброс тока на измерителе тока и/или индикаторной лампе.
В то время как изобретение было описано в связи с тем, что, как рассмотрено сейчас, является наиболее практичными и предпочтительными вариантами осуществления, следует понимать, что изобретение не должно быть ограничено описанными вариантами осуществления, но, напротив, как предусмотрено, охватывает различные модификации и эквивалентные устройства, содержащиеся в пределах сущности и объема прилагаемых пунктов формулы изобретения.
Claims (19)
1. Детектор диэлектрокинеза для детектирования наличия или отсутствия вещества мишени, отличающийся тем, что содержит: корпус (38) детектора, имеющий камеру (12) эталонного вещества; эталонное вещество (1), размещенное в указанной камере, причем указанное эталонное вещество выбрано в соответствии с диэлектрическими характеристиками вещества мишени; источник (10) статической электризации, размещенный в указанном корпусе детектора, причем указанный источник статической электризации направлен на указанное эталонное вещество для индуцирования таким образом статического заряда на указанном эталонном веществе; и цепь (24) детектирования, размещенную в указанном корпусе, причем указанная цепь детектирования активируется в соответствии с наличием вещества мишени с помощью обнаруженной силы диэлектрофореза благодаря неоднородному электрическому полю, имеющему уникальную пространственную характеристику и уникальную характеристику пространственного градиента, генерированную с помощью статического заряда на эталонном веществе.
2. Детектор диэлектрокинеза по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит заземляющий провод (14, 16), размещенный в электрической связи с указанным эталонным веществом (1), причем указанный заземляющий провод в одном направлении соединен с заземлением и в противоположном направлении соединен с коммутационным устройством (26), которое служит для замыкания указанной цепи (24) детектирования в соответствии с током в указанном заземляющем проводе.
3. Детектор диэлектрокинеза по п.2, отличающийся тем, что коммутационное устройство (26) является полевым транзистором.
4. Детектор диэлектрокинеза по п.2, отличающийся тем, что дополнительно содержит дроссельную катушку (22) индуктивности в последовательном соединении с указанным заземляющим проводом (14, 16) между указанным эталонным веществом (1) и указанным коммутационным устройством (26).
5. Детектор диэлектрокинеза по п.2, отличающийся тем, что указанную камеру (12) эталонного вещества закрывают на ее торцах с помощью пары проводящих торцевых вставок (18), причем указанные торцевые вставки и указанная камера механически удерживают указанное эталонное вещество (1), причем указанный заземляющий провод (14, 16) электрически соединен с одной из указанных торцевых вставок.
6. Детектор диэлектрокинеза по п.1, отличающийся тем, что указанная цепь детектирования содержит в последовательном соединении измеритель (28) тока, нагрузку (30, 32) и батарею (36).
7. Детектор диэлектрокинеза по п.6, отличающийся тем, что указанная цепь (24) детектирования дополнительно содержит индикаторную лампу (34), размещенную в последовательном соединении с указанной нагрузкой (30, 32) и указанной батареей (36), и в котором указанная нагрузка содержит переменный резистор (30) и постоянный резистор (32).
8. Детектор диэлектрокинеза по п.1, отличающийся тем, что указанную камеру (12) эталонного вещества закрывают на ее торцах с помощью пары проводящих торцевых вставок (18), причем указанные торцевые вставки и указанная камера механически удерживают указанное эталонное вещество (1).
9. Детектор диэлектрокинеза по п.8, отличающийся тем, что дополнительно содержит антенну (20), электрически соединяющую одну из указанных проводящих торцевых вставок.
10. Детектор для детектирования наличия или отсутствия непроводящего вещества мишени, отличающийся тем, что содержит: камеру (12) эталонного вещества, механически удерживающую эталонное вещество (1), причем указанное эталонное вещество выбирают в соответствии с диэлектрическими характеристиками вещества мишени; источник (10) статической электризации, направленный на указанное эталонное вещество для индуцирования таким образом статического заряда на указанном эталонном веществе; и цепь (24) детектирования, размещенную в указанном корпусе, причем указанная цепь детектирования активируется в соответствии с наличием вещества мишени с помощью обнаруженной силы диэлектрофореза благодаря неоднородному электрическому полю, имеющему уникальную пространственную характеристику и уникальную характеристику пространственного градиента, генерируемую с помощью статического заряда на эталонном веществе.
11. Детектор по п.10, отличающийся тем, что дополнительно содержит заземляющий провод (14, 16), размещенный в связи с указанным эталонным веществом (1), причем указанный заземляющий провод в одном направлении соединен с заземлением и в противоположном направлении соединен с коммутационным устройством (26), которое служит для замыкания указанной цепи (24) детектирования в соответствии с током в указанном заземляющем проводе.
12. Детектор по п.11, отличающийся тем, что коммутационное устройство (26) является полевым транзистором.
13. Детектор по п.11, отличающийся тем, что дополнительно содержит дроссельную катушку (22) индуктивности в последовательном соединении с указанным заземляющим проводом (14, 16) между указанным эталонным веществом (1) и указанным коммутационным устройством (26).
14. Детектор по п.11, отличающийся тем, что указанную камеру (12) эталонного вещества закрывают на ее торцах с помощью пары проводящих торцевых вставок (18), причем указанные торцевые вставки и указанная камера механически удерживают указанное эталонное вещество (1), причем указанный заземляющий провод (14, 16) электрически соединяют с одной из указанных торцевых вставок.
15. Детектор по п.10, отличающийся тем, что указанная цепь (24) детектирования содержит в последовательном соединении измеритель (28) тока, нагрузку (30, 32) и батарею (36).
16. Детектор по п.15, отличающийся тем, что указанная цепь детектирования дополнительно содержит индикаторную лампу (34), размещенную в последовательном соединении с указанной нагрузкой (30, 32) и указанной батареей (36), и в которой указанная нагрузка содержит переменный резистор (30) и постоянный резистор (32).
17. Детектор по п.10, отличающийся тем, что указанную камеру (12) эталонного вещества закрывают на ее торцах с помощью пары проводящих торцевых вставок (18), причем указанные торцевые вставки и указанная камера механически удерживают указанное эталонное вещество (1).
18. Детектор по п.17, отличающийся тем, что дополнительно содержит антенну (20), электрически соединенную с одной из указанных проводящих торцевых вставок.
19. Способ детектирования наличия или отсутствия вещества мишени с помощью детектора, содержащего камеру (12) эталонного вещества, содержащую эталонное вещество (1), источник (10) статической электризации, направленный на эталонное вещество, и цепь (24) детектирования, отличающийся тем, что содержит следующие этапы:
(а) выбор эталонного вещества в соответствии с диэлектрическими характеристиками вещества мишени; (б) механическое удерживание эталонного вещества, содержащегося в камере эталонного вещества; (в) индуцирование статического заряда на эталонном веществе с помощью источника статической электризации; и (г) активацию цепи детектирования в соответствии с наличием вещества мишени в соответствии с обнаруженной силой диэлектрофореза благодаря неоднородному электрическому полю, имеющему уникальную пространственную характеристику и уникальную характеристику пространственного градиента, генерируемого с помощью статического заряда на эталонном веществе.
(а) выбор эталонного вещества в соответствии с диэлектрическими характеристиками вещества мишени; (б) механическое удерживание эталонного вещества, содержащегося в камере эталонного вещества; (в) индуцирование статического заряда на эталонном веществе с помощью источника статической электризации; и (г) активацию цепи детектирования в соответствии с наличием вещества мишени в соответствии с обнаруженной силой диэлектрофореза благодаря неоднородному электрическому полю, имеющему уникальную пространственную характеристику и уникальную характеристику пространственного градиента, генерируемого с помощью статического заряда на эталонном веществе.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/846,207 US5907280A (en) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | Static electrification assisted dielectrokinesis detection of plastics and other materials |
| US08/846,207 | 1997-04-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99125329A RU99125329A (ru) | 2001-09-10 |
| RU2203486C2 true RU2203486C2 (ru) | 2003-04-27 |
Family
ID=25297254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99125329/28A RU2203486C2 (ru) | 1997-04-28 | 1998-04-16 | Детектирование диэлектрокинеза, стимулированное статической электризацией, пластиков и других веществ |
Country Status (18)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5907280A (ru) |
| EP (1) | EP0979405A1 (ru) |
| JP (1) | JP4084424B2 (ru) |
| KR (1) | KR20010020254A (ru) |
| CN (1) | CN1253626A (ru) |
| AU (1) | AU722377B2 (ru) |
| BR (1) | BR9808988A (ru) |
| CA (1) | CA2288302C (ru) |
| EE (1) | EE9900508A (ru) |
| HU (1) | HUP0002623A3 (ru) |
| IL (1) | IL132636A (ru) |
| NO (1) | NO994985L (ru) |
| NZ (1) | NZ500292A (ru) |
| PL (1) | PL336723A1 (ru) |
| RU (1) | RU2203486C2 (ru) |
| SK (1) | SK147399A3 (ru) |
| TR (1) | TR199902607T2 (ru) |
| WO (1) | WO1998049552A1 (ru) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6078179A (en) * | 1997-04-24 | 2000-06-20 | Dkl International, Inc. | Selective polarization matching filter for triggering and maximizing rapid dielectrokinesis response |
| US6411099B1 (en) * | 1997-04-24 | 2002-06-25 | Dkl International, Inc. | Selective polarization matching filter with an electret for triggering and optimizing rapid dielectrokinesis response |
| US6911593B2 (en) * | 2002-09-24 | 2005-06-28 | Board Of Trustees Of The University Of Arkansas | Transparent self-cleaning dust shield |
| US20120092019A1 (en) * | 2010-05-05 | 2012-04-19 | Rampart Detection Systems Ltd. | Electric Field Signature Detection Using Exciter-Sensor Arrays |
| US9299234B2 (en) | 2013-01-09 | 2016-03-29 | Nicole R. Haines | Security apparatus and system |
| CN104181201A (zh) * | 2013-05-24 | 2014-12-03 | 深圳市海洋王照明工程有限公司 | 塑胶材料防起电性能测试装置 |
| US9877658B2 (en) | 2014-10-29 | 2018-01-30 | Dkl International, Inc. | Passive method and system for contact and/or non-contact with or without intervening materials for detection and identification of the incidence, traverse and physiological condition of a living human at any instant |
| US11300541B2 (en) | 2018-08-01 | 2022-04-12 | Dkl International, Inc. | Dynamic selective polarization matching for remote detection of smokeless gunpowder |
| US11333627B2 (en) * | 2018-08-01 | 2022-05-17 | Dkl International, Inc. | Remote detector for dielectric material |
| WO2020028234A1 (en) | 2018-08-01 | 2020-02-06 | Dkl International, Inc. | Dynamic selective polarization matching |
| US11614474B2 (en) * | 2020-07-24 | 2023-03-28 | Dkl International, Inc. | Remote detection of animate entities |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3771152A (en) * | 1972-05-25 | 1973-11-06 | Mb Ass | Intrusion detector |
| US4040044A (en) * | 1976-08-30 | 1977-08-02 | Gte Sylvania Incorporated | Dual line electret transducer |
| FR2397120A1 (fr) * | 1977-07-04 | 1979-02-02 | Lewiner Jacques | Perfectionnements aux transducteurs electromecaniques |
| FR2413105A1 (fr) * | 1977-12-28 | 1979-07-27 | Panisset Bernard | Condensateur fluidique pour la pratique de certains pouvoirs parapsychologiques |
| DE2853075A1 (de) * | 1978-12-08 | 1980-06-19 | Albert Klaussner | Vorrichtung zum ermitteln unterirdischer wasserlaeufe |
| FR2454083A1 (fr) * | 1979-04-09 | 1980-11-07 | Facom | Dispositif de mesure de la position relative de deux objets |
| US4487057A (en) * | 1980-09-16 | 1984-12-11 | Raychem Corporation | Continuous sense and locate device |
| FR2523727A1 (fr) * | 1982-03-17 | 1983-09-23 | Lewiner Jacques | Perfectionnements aux dispositifs de mesure des charges electriques portees par un dielectrique |
| US4496907A (en) * | 1982-05-06 | 1985-01-29 | Dickey-John Corporation | Method and apparatus for non-destructively determining ingredients of a sample |
| GB8607747D0 (en) * | 1986-03-27 | 1986-04-30 | Duracell Int | Device |
| US5095278A (en) * | 1988-11-21 | 1992-03-10 | Ta Instruments, Inc. | Planar interdigitated dielectric sensor |
| US5019804A (en) * | 1989-04-10 | 1991-05-28 | Jacob Fraden | Apparatus and method for detecting movement of an object |
| US5164673A (en) * | 1989-11-13 | 1992-11-17 | Rosener Kirk W | Induced electric field sensor |
| US5184077A (en) * | 1990-04-05 | 1993-02-02 | G-C Acquisition, Inc. | Abrasion-resistant, high pressure dielectric sensors |
| US5315254A (en) * | 1991-07-11 | 1994-05-24 | Vanderbilt University | Method and apparatus for non-contact charge measurement |
| US5317252A (en) * | 1992-09-15 | 1994-05-31 | Kranbuehl David E | Dosimeter for monitoring the condition of polymeric materials and chemical fluids |
| US5432435A (en) * | 1992-09-22 | 1995-07-11 | Brigham Young University | Detection of cross-linking in pre-cure stage polymeric materials by measuring their impedance |
| US5572115A (en) * | 1992-09-22 | 1996-11-05 | Brigham Young University | Device and method for measuring charge carrying activity in generally non-conductive materials |
| US5528133A (en) * | 1994-07-21 | 1996-06-18 | Powerpoint Technologies, Inc. | Method and apparatus for determining the quality of a colloidal suspension |
-
1997
- 1997-04-28 US US08/846,207 patent/US5907280A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-04-16 RU RU99125329/28A patent/RU2203486C2/ru active
- 1998-04-16 PL PL98336723A patent/PL336723A1/xx unknown
- 1998-04-16 HU HU0002623A patent/HUP0002623A3/hu unknown
- 1998-04-16 BR BR9808988-9A patent/BR9808988A/pt not_active IP Right Cessation
- 1998-04-16 IL IL13263698A patent/IL132636A/en not_active IP Right Cessation
- 1998-04-16 EP EP98918549A patent/EP0979405A1/en not_active Withdrawn
- 1998-04-16 KR KR1019997009852A patent/KR20010020254A/ko not_active Application Discontinuation
- 1998-04-16 CN CN98804559A patent/CN1253626A/zh active Pending
- 1998-04-16 JP JP54710098A patent/JP4084424B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-16 AU AU71453/98A patent/AU722377B2/en not_active Ceased
- 1998-04-16 CA CA002288302A patent/CA2288302C/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-16 WO PCT/US1998/008052 patent/WO1998049552A1/en not_active Application Discontinuation
- 1998-04-16 TR TR1999/02607T patent/TR199902607T2/xx unknown
- 1998-04-16 SK SK1473-99A patent/SK147399A3/sk unknown
- 1998-04-16 NZ NZ500292A patent/NZ500292A/xx not_active IP Right Cessation
- 1998-04-16 EE EEP199900508A patent/EE9900508A/xx unknown
-
1999
- 1999-10-13 NO NO994985A patent/NO994985L/no not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1253626A (zh) | 2000-05-17 |
| JP4084424B2 (ja) | 2008-04-30 |
| CA2288302A1 (en) | 1998-11-05 |
| AU7145398A (en) | 1998-11-24 |
| NO994985D0 (no) | 1999-10-13 |
| BR9808988A (pt) | 2000-08-08 |
| HUP0002623A3 (en) | 2003-02-28 |
| HUP0002623A2 (hu) | 2001-02-28 |
| NZ500292A (en) | 2002-09-27 |
| CA2288302C (en) | 2008-01-29 |
| TR199902607T2 (xx) | 2000-02-21 |
| PL336723A1 (en) | 2000-07-03 |
| EE9900508A (et) | 2000-06-15 |
| AU722377B2 (en) | 2000-08-03 |
| KR20010020254A (ko) | 2001-03-15 |
| NO994985L (no) | 1999-10-13 |
| WO1998049552A1 (en) | 1998-11-05 |
| EP0979405A1 (en) | 2000-02-16 |
| SK147399A3 (en) | 2000-06-12 |
| US5907280A (en) | 1999-05-25 |
| IL132636A (en) | 2002-11-10 |
| IL132636A0 (en) | 2001-03-19 |
| JP2002505738A (ja) | 2002-02-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2203486C2 (ru) | Детектирование диэлектрокинеза, стимулированное статической электризацией, пластиков и других веществ | |
| Jones | Basic theory of dielectrophoresis and electrorotation | |
| Ojha et al. | Application of Cole–Cole model to transformer oil‐paper insulation considering distributed dielectric relaxation | |
| US5748088A (en) | Device and method using dielectrokinesis to locate entities | |
| AU735343B2 (en) | Selective polarization matching filter for triggering and maximizing rapid dieletrokinesis response | |
| US6411099B1 (en) | Selective polarization matching filter with an electret for triggering and optimizing rapid dielectrokinesis response | |
| MXPA99009969A (en) | Static electrification assisted dielectrokinesis detection of plastics and other materials | |
| CZ9903793A3 (cs) | Dielektrokinézní detekce materiálů z plastické hmoty nebo jiných materiálů podmíněná statickou elektrizací | |
| US11300541B2 (en) | Dynamic selective polarization matching for remote detection of smokeless gunpowder | |
| US11333627B2 (en) | Remote detector for dielectric material | |
| See et al. | Layered model of electrorheological fluid under flow | |
| US11462807B2 (en) | Dynamic selective polarization matching | |
| Stishkov et al. | Breakdown of the homogeneity of weakly conducting liquids in high electric fields | |
| WO1999057557A1 (en) | Inanimate entity location method by using dielectrophoresis | |
| Lei et al. | The Analysis of Matching Detection Based on Dielectrophoresis Effects | |
| CZ374999A3 (cs) | Selektivní polarizační přizpůsobovací filtr pro spouštění a maximalizaci rychlé dielektrokinézní odezvy | |
| Han et al. | The Analysis of Matching Detection Based on Dielectrophoresis Effects | |
| WO2002000937A1 (en) | Selective polarization matching filter for triggering and maximizing rapid dielectrokinesis response | |
| Levy | Local field effects on reorientation in suspensions of anisotropic particles | |
| Lee et al. | An analysis of electrostatic contour in polymer electret acoustic sensor using finite element method | |
| Di Barba et al. | Field Analysis of a Disc-Shaped Dielectric Motor |