RU2332675C1 - Способ определения диэлектрических характеристик полимерных систем - Google Patents
Способ определения диэлектрических характеристик полимерных систем Download PDFInfo
- Publication number
- RU2332675C1 RU2332675C1 RU2006144774/28A RU2006144774A RU2332675C1 RU 2332675 C1 RU2332675 C1 RU 2332675C1 RU 2006144774/28 A RU2006144774/28 A RU 2006144774/28A RU 2006144774 A RU2006144774 A RU 2006144774A RU 2332675 C1 RU2332675 C1 RU 2332675C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- primary
- dielectric
- transducer
- amplifier
- input
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано при производстве высокомолекулярных соединений, а также для прогнозирования изменения физических свойств полимеров при различных условиях эксплуатации. Сущность изобретения состоит в том, что помещают исследуемый материал толщиной d=(1÷3) мм в конденсаторный первичный измерительный преобразователь с исследуемым материалом в качестве диэлектрического слоя, подключают первичный преобразователь к входу предварительного малошумящего усилителя, параллельно первичному преобразователю подключают добавочное активное сопротивление Rd=(1÷100) кОм, на заданной частоте v, изменяя величину Rd, находят максимальное значение спектральной плотности напряжения электрических флуктуации, температуру Т полимерной системы и вычисляют диэлектрические характеристики по формулам. Изобретение обеспечивает расширение частотного диапазона измерения диэлектрических характеристик полимерных диэлектриков, обусловленных их внутренним флуктуационным электромагнитным полем в сторону частот, меньших 100 кГц. 1 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при производстве высокомолекулярных соединений, а также для диагностики и прогнозирования изменения физических свойств полимеров при различных условиях эксплуатации.
Известны способы измерения диэлектрических характеристик полимеров путем помещения исследуемого материала в конденсаторный первичный измерительный преобразователь, определения его электрических параметров при приложении электрического поля к его электродам, по которым рассчитывают диэлектрическую проницаемость ε' и тангенс угла диэлектрических потерь tgδ (см. Эме Ф. Диэлектрические измерения. М.: Химия, 1967. - 223 с.). Однако определение электрических параметров конденсаторного первичного измерительного преобразователя известными методами и устройствами, по которым рассчитываются диэлектрические характеристики, связанных с приложением к исследуемому материалу переменного электрического поля, изменяет характер молекулярных движений структурных единиц полимерных диэлектриков и приводит к искажению измерительной информации.
Известны также способы определения диэлектрических характеристик полимерных систем без приложения внешних электрических полей к испытуемому материалу (см. патенты РФ №1746281 по классу G01N 27/22; №2166768, по классу G01R 27/26. G01N 27/22. Способ определения диэлектрических характеристик полимеров./ Ивановский В.А. - Опубл. 10.05.01. Бюл. №13). Однако они предназначены для измерений в области частот, больших 100 кГц.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ определения диэлектрических характеристик без воздействия на испытуемый материал внешнего электрического поля (см. патент РФ №2193188, МПК G01R 27/26, G01N 27/22. Способ определения диэлектрических характеристик полимеров./ Ивановский В.А. - Опубл. 20.11.02. Бюл. №32). Сущность способа состоит в том, что помещают исследуемый материал толщиной d при известной температуре Т в адаптивный конденсаторный первичный измерительный преобразователь, соединенный с входом предварительного малошумящего усилителя и содержащий n параллельных потенциальных электродов, и, изменяя их число, параллельно подключаемых к входу усилителя, определяют максимальное число электродов nmax, соответствующих максимуму напряжения электрических флуктуации на зажимах адаптивного преобразователя, измеряют , подключают к входу усилителя один из первичных преобразователей, параллельно ему подключают активное добавочное сопротивление Rdm и, изменяя его величину, находят максимальное значение среднего квадрата напряжения электрических флуктуации на зажимах одного из указанных первичных преобразователей, соответствующее Rdm, измеряют Rdm, рассчитывают по измеренным данным значение флуктуационной диэлектрической проницаемости ε' и тангенса угла диэлектрических потерь по формулам
где d - толщина исследуемого материала,
D - диаметр электродов,
ν - частота измерений,
ε0 - электрическая постоянная,
C0 - входная емкость измерительной системы,
bx=2πnfCPε' - реактивная проводимость первичного преобразователя,
k - постоянная Больцмана,
Δf - полоса частот измерений.
Основным недостатком данного способа является применимость его к частотам, большим 100 кГц.
Техническим результатом изобретения является расширение частотного диапазона измерения диэлектрических характеристик полимерных диэлектриков, обусловленных их внутренним флуктуационным электромагнитным полем в сторону частот, меньших 100 кГц.
Сущность изобретения состоит в том, что помещают исследуемый материал толщиной d=(1÷3) мм в конденсаторный первичный измерительный преобразователь с исследуемым материалом в качестве диэлектрического слоя, подключают первичный преобразователь к входу предварительного малошумящего усилителя, параллельно первичному преобразователю подключают добавочное активное сопротивление Rd=(1÷100)кОм, на заданной частоте ν, изменяя величину Rd, находят максимальное значение спектральной плотности напряжения электрических флуктуации, температуру T полимерной системы и вычисляют диэлектрические характеристики по формулам
где D=(10÷30) мм - диаметр потенциального электрода преобразователя, ε0 - электрическая постоянная, k - постоянная Больцмана, С0 - паразитная емкость, обусловленная конструкцией преобразователя и способом его подключения к усилителю, - входная активная проводимость предварительного усилителя, активная проводимость добавочного сопротивления, bx - реактивная проводимость первичного преобразователя.
Предложенный способ поясняется нижеследующим.
Основой для определения диэлектрических характеристик полимерных систем является выражение определяющее - средний квадрат напряжения тепловых электромагнитных флуктуации на входе предварительного усилителя на заданной частоте ν и в полосе Δν:
где - средний квадрат шума предварительного усилителя, приведенный к входу, - средние квадраты токов электрических флуктуации исследуемой среды и входной части усилителя, ν - заданная частота измерений, Сx, СBX, СM - соответственно емкости первичного преобразователя, заполненного исследуемым полимером с диэлектрической проницаемостью ε', входной части усилителя и монтажа.
В состоянии равновесия при подключении ко входу усилителя добавочного сопротивления с проводимостью выражение (2) может быть приведено к виду
в котором SU - спектральная плотность напряжения электрических флуктуации полимерной системы, находящейся в преобразователе, Tx, TBX, Td - соответственно температура исследуемой среды, входной части усилителя и добавочного сопротивления, D=(10÷30) мм - диаметр потенциального электрода преобразователя, d - толщина образца.
При обеспечении равенства температур Тx, ТBX, Тd спектральная плотность напряжения определится как
Tx=TBX=Td=T.
При этом значение SU будет максимальным
что позволяет по измеренным значениям Т для частоты ν, конструктивных параметров d, D, С0 определить диэлектрические характеристики исследуемой полимерной системы
На чертеже представлена измерительная установка для определения диэлектрических характеристик полимерных систем. Исследуемый образец 1 помещается в первичный измерительный преобразователь емкостного типа 2, расположенный в электромагнитном экране 6. Температура образца измеряется термопарой 4 и потенциометром 3. Тепловой режим задается блоком 5. Сигнал измерительной информации усиливается предварительным малошумящим широкополосным усилителем 7 и поступает на обработку в блок 8, включающий аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9 и персональный компьютер 10.
Предлагаемый способ определения диэлектрических характеристик полимерных материалов позволяет существенно расширить экспериментальные возможности анализа высокомолекулярных соединений при минимальном энергетическом воздействии на исследуемый образец.
Claims (1)
- Способ определения диэлектрических характеристик полимерных систем, заключающийся в том, что помещают исследуемый материал толщиной d=(1÷3) мм в конденсаторный первичный измерительный преобразователь с исследуемым материалом в качестве диэлектрического слоя, подключают первичный преобразователь к входу предварительного малошумящего усилителя, параллельно первичному преобразователю подключают добавочное активное сопротивление Rd=(1÷100) кОм, отличающийся тем, что на заданной частоте ν изменяя величину Rd находят максимальное значение спектральной плотности напряжения электрических флуктуаций, температуру Т полимерной системы и вычисляют диэлектрические характеристики по формулам:где D=(10÷30) мм - диаметр потенциального электрода преобразователя, ε0 - электрическая постоянная, k - постоянная Больцмана, С0 - паразитная емкость, обусловленная конструкцией преобразователя и способом его подключения к усилителю, gВХ - входная активная проводимость предварительного усилителя, gd=1/Rd активная проводимость добавочного сопротивления, bx - реактивная проводимость первичного преобразователя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006144774/28A RU2332675C1 (ru) | 2006-12-15 | 2006-12-15 | Способ определения диэлектрических характеристик полимерных систем |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006144774/28A RU2332675C1 (ru) | 2006-12-15 | 2006-12-15 | Способ определения диэлектрических характеристик полимерных систем |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2332675C1 true RU2332675C1 (ru) | 2008-08-27 |
Family
ID=46274621
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006144774/28A RU2332675C1 (ru) | 2006-12-15 | 2006-12-15 | Способ определения диэлектрических характеристик полимерных систем |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2332675C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2543695C1 (ru) * | 2013-08-01 | 2015-03-10 | Ренат Ильгизович Шайдуллин | Способ измерения температуры полимерного покрытия волоконного световода |
-
2006
- 2006-12-15 RU RU2006144774/28A patent/RU2332675C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2543695C1 (ru) * | 2013-08-01 | 2015-03-10 | Ренат Ильгизович Шайдуллин | Способ измерения температуры полимерного покрытия волоконного световода |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Vieira dos Santos et al. | Viscosity of toluene and benzene under high pressur | |
CN106950468A (zh) | 一种不同温度下变压器油纸绝缘频域介损积分的归算方法 | |
CN102062746A (zh) | 一种基于电介质响应的油纸绝缘微水含量测量方法 | |
Rukavina | Hand-held unit for liquid-type recognition, based on interdigital capacitor | |
RU2332675C1 (ru) | Способ определения диэлектрических характеристик полимерных систем | |
Oommen et al. | Enhanced performance of spiral co-planar inter-digital capacitive structures for sensing applications | |
Soltani et al. | Use of dielectric properties in quality measurement of agricultural products | |
Rukavina | Non-invasive liquid recognition based on interdigital capacitor | |
RU2295732C1 (ru) | Способ определения диэлектрических характеристик полимеров | |
US20190027275A1 (en) | Sensor Line | |
RU2193188C2 (ru) | Способ определения диэлектрических характеристик полимеров | |
Hofmann et al. | Transponder-based sensor for monitoring electrical properties of biological cell solutions | |
RU2166768C2 (ru) | Способ определения диэлектрических характеристик полимеров | |
RU2658539C1 (ru) | Устройство для измерения электрофизических параметров нефти и ее компонентов | |
RU2419076C1 (ru) | Способ измерения пульсаций давления | |
RU2298174C1 (ru) | Способ определения коэффициента равновесной жесткости полимеров | |
Bansod et al. | Performance evaluation of digital grain moisture analyser for Indian wheat | |
RU2357236C1 (ru) | Способ определения модуля упругости при растяжении эластомеров | |
RU2303787C1 (ru) | Способ измерения диэлектрической проницаемости жидких и плоских твердых диэлектриков | |
Golnabi et al. | Simultaneous measurements of the resistance and capacitance using a cylindrical sensor system | |
RU2716865C1 (ru) | Устройство для измерения влажности сыпучих веществ | |
Nedbal et al. | Conveyor belt rubber aging measured by dielectric spectroscopy | |
RU98109695A (ru) | Способ определения диэлектрических характеристик полимеров | |
Salamat et al. | A Simple Fringing Field Impedance Sensor to Measure the Quality of Toned Milk | |
EP3686583A1 (en) | Temperature dependent electrical impedance spectroscopy for identifying an unknown material |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081216 |