RU2431855C2 - Способ и устройство для измерения электрических характеристик жидких электролитов и диэлектриков - Google Patents
Способ и устройство для измерения электрических характеристик жидких электролитов и диэлектриков Download PDFInfo
- Publication number
- RU2431855C2 RU2431855C2 RU2009144301/28A RU2009144301A RU2431855C2 RU 2431855 C2 RU2431855 C2 RU 2431855C2 RU 2009144301/28 A RU2009144301/28 A RU 2009144301/28A RU 2009144301 A RU2009144301 A RU 2009144301A RU 2431855 C2 RU2431855 C2 RU 2431855C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- cell
- measuring
- measuring cell
- resistances
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электрических измерений таких параметров жидких электролитов и диэлектриков, как диэлектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь, проводимость на постоянном токе и другие зависящие от них величины. Сущность способа заключается в том, что измерительную ячейку с исследуемой жидкостью включают в электрическую цепь последовательно с двумя образцовыми активными сопротивлениями, каждое из которых поочередно подключают к ячейке, устанавливают на ячейке напряжение, при котором необходимо проводить измерения, постоянство этого напряжения при переключении образцовых сопротивлений поддерживают путем регулирования общего напряжения. Одновременно измеряют напряжение на ячейке и общее напряжение, отношение которых используют при расчете параметров жидких электролитов и диэлектриков в соответствии с математическими выражениями. Одновременное измерение указанных напряжений и использование их отношения при расчете значений определяемых параметров исключают погрешность, обусловленную нестабильностью напряжения и частоты источника питания. Кроме того, заявлено устройство, реализующее указанный способ. Технический результат заключается в повышении точности измерения параметров жидких электролитов и диэлектриков. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области электрических измерений таких параметров жидких электролитов и диэлектриков, как диэлектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь, проводимость на постоянном токе и другие зависящие от них величины, а также их частотных характеристик и может быть использовано при контроле качества жидких электролитов и диэлектриков, а также при диагностике состояния жидких смазочных материалов.
Известны устройство и способ для измерения указанных величин у электролитов [Калинин В.В. Способ и устройство для измерения сопротивления водных электролитов / Калинин В.В., Казак А.В. // Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 2008. №8. Том 74. С.46-48], в котором измерительную ячейку с исследуемым электролитом включают в электрическую цепь последовательно с двумя образцовыми активными сопротивлениями, каждое из которых поочередно подключают к ячейке, и измеряют напряжения на образцовых сопротивлениях и общее напряжение, причем общее напряжение цепи поддерживают постоянным при переключении сопротивлений. Особенностью рассмотренного способа является отсутствие в измерительной цепи реактивных сопротивлений кроме измеряемого сопротивления. Это позволяет при одной и той же измерительной цепи проводить измерения на различных частотах. Широко распространенные мостовые и резонансные методы не имеют такой возможности, так как в их цепях используются образцовые реактивные сопротивления, параметры которых, в свою очередь, зависят от частоты.
Известное устройство содержит источник питания - генератор синусоидального напряжения, измерительную ячейку, заполненную исследуемой жидкостью, два образцовых сопротивления, выполненных в виде последовательно соединенных резисторов, один из которых может быть замкнут накоротко с помощью ключа, измеритель напряжения.
Однако к недостаткам указанного способа и устройства можно отнести следующее:
в процессе измерения при переключении образцовых сопротивлений изменяется напряжение на измерительной ячейке, вследствие чего изменяется напряженность электрического поля в ячейке, что может привести к изменению измеряемых параметров;
так как измерительная ячейка не заземлена, то не учитывается влияние внешних электрических полей на измеряемые параметры;
поочередное измерение напряжений может приводить к появлению погрешности за счет нестабильности напряжения и частоты источника питания;
не обеспечивается поддержание постоянства паразитной емкости соединительных проводов, что также приводит к появлению дополнительной погрешности.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении точности определения параметров жидких электролитов и диэлектриков.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе измерения, заключающемся в том, что измерительную ячейку с исследуемой жидкостью включают последовательно с двумя образцовыми активными сопротивлениями, каждое из которых поочередно подключают к ячейке, в электрическую цепь, согласно изобретению в процессе измерения обеспечивают постоянство паразитной емкости соединительных проводов и устранение утечки тока через эту емкость, одновременно заземляют измерительную ячейку, источник питания и измеритель напряжения, а на измерительной ячейке устанавливают напряжение, при котором необходимо проводить измерения, поддерживаемое постоянным при переключении образцовых сопротивлений, и одновременно измеряют напряжение на ячейке и общее напряжение, отношение которых используют при расчете параметров жидких электролитов и диэлектриков в соответствии с математическими выражениями:
где r и x - активное и реактивное сопротивления измерительной ячейки;
Uя - напряжение на измерительной ячейке;
U1 и U2 - общее напряжение цепи при образцовых сопротивлениях R=R2 и R=R1+R2 соответственно.
Таким образом, в предлагаемом способе уменьшается влияние непостоянства напряженности электрического поля в ячейке, нестабильности напряжения и частоты источника питания, а также внешних электрических полей и паразитной емкости соединительных проводов на результаты измерения.
Поскольку известное устройство для измерения сопротивления водных электролитов [Калинин В.В. Способ и устройство для измерения сопротивления водных электролитов /Калинин В.В., Казак А.В. // Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 2008. №8. Том 74. С.46-48] не позволяет реализовать заявляемый способ, так как в нем не предусмотрены возможности измерения напряжения на измерительной ячейке и поддержания его постоянства, а также одновременного измерения общего напряжения и напряжения на ячейке, необходимо видоизменить известное устройство. Это видоизменение состоит в том, что известное устройство снабжено дополнительными элементами: коаксиальным кабелем с двумя экранирующими оболочками, повторителем напряжения, регулятором общего напряжения и вторым измерителем напряжения, а его электрическая схема выполнена таким образом, что она обеспечивает постоянство паразитной емкости соединительных проводов и устраняет утечку тока через эту емкость за счет использования коаксиального кабеля, состоящего из внутреннего провода и двух промежуточной и внешней экранирующих оболочек, кроме того, схема позволяет одновременно заземлять измерительную ячейку, источник питания, регулятор напряжения и оба измерителя напряжения, тем самым уменьшая влияние внешних электрических полей на результаты измерения.
В итоге новое устройство позволяет достигнуть цели изобретения - повышения точности измерения.
На чертеже представлена схема устройства для измерения параметров жидких электролитов и диэлектриков.
Согласно схеме последовательно с измерительной ячейкой 1, заполненной исследуемой жидкостью, включены два образцовых сопротивления R1 и R2, одно из которых может быть замкнуто накоротко с помощью ключа К. Внешний электрод 2 ячейки заземляется, а измерительный электрод 3 соединяется со входом повторителя 7, на который по внутреннему проводу 4 коаксиального кабеля с двумя изолированными друг от друга экранами 5 и 6 подается напряжение от генератора 8 через регулятор напряжения 9, регистрируемое измерителем 10, напряжение с измерительной ячейки через повторитель 7 подается на измеритель напряжения 11.
Для поддержания постоянства паразитной емкости между проводами, соединяющими измерительную ячейку с электрической схемой, используется коаксиальный кабель, соответствующий диапазону частот, в котором проводят измерения. Так как емкость и активные проводимости измерительной ячейки и кабеля складываются, то для уменьшения влияния емкости кабеля необходимо уменьшать ток, проходящий через эту емкость между внутренним проводом и заземленным экраном. Эта задача решается применением коаксиального кабеля, состоящего из внутреннего провода и двух промежуточной и внешней экранирующих оболочек. В этом случае один электрод ячейки заземляют (при использовании цилиндрической измерительной ячейки обычно заземляется внешний электрод), а второй соединяют с внутренним проводом коаксиального кабеля, через который на ячейку подается напряжение. Одновременно это напряжение подается на повторитель, выход которого включен на промежуточную экранирующую оболочку кабеля и землю, в результате чего внутренний провод кабеля и промежуточный экран имеют практически одинаковые потенциалы и ток утечки через емкость и проводимость между ними отсутствует.
Способ измерения параметров жидких электролитов и диэлектриков проводится в два этапа: сначала по показаниям измерителя 10 с помощью регулятора напряжения 9 устанавливают на ячейке напряжение Uя, при котором необходимо проводить измерения, и измеряют общее напряжение U1 при одном значении образцового сопротивления R=R2. Затем размыкают ключ К и при другом значении образцового сопротивления R=R1+R2 вновь устанавливают на ячейке то же самое значение напряжения Uя и измеряют новое значение общего напряжения U2.
Общее напряжение Ui, подводимое к схеме, при использовании последовательной эквивалентной схемы измерительной ячейки определяется выражением:
где r и х - активное и реактивное сопротивления измерительной ячейки.
Параметры измерительной ячейки r и x определяются выражениями (1) и (2), полученными в результате решения системы уравнений, составленных в соответствии с уравнением (3) для напряжений U1 и U2.
По полученным значениям r и х можно рассчитать емкость измерительной ячейки, диэлектрическую проницаемость ε и тангенс угла диэлектрических потерь исследуемой жидкости.
Использование предлагаемого способа и устройства позволяет по сравнению с существующим повысить точность измерения параметров жидких электролитов и диэлектриков.
Claims (2)
1. Способ измерения параметров жидких электролитов и диэлектриков, заключающийся в том, что измерительную ячейку с исследуемой жидкостью включают последовательно с двумя образцовыми активными сопротивлениями, каждое из которых поочередно подключают к ячейке, в электрическую цепь, отличающийся тем, что в процессе измерения обеспечивают постоянство паразитной емкости соединительных проводов и устранение утечки тока через эту емкость, одновременно заземляют измерительную ячейку, источник питания - генератор синусоидального напряжения, регулятор напряжения и измерители напряжения, а на измерительной ячейке устанавливают напряжение, при котором необходимо проводить измерения, поддерживаемое постоянным при переключении образцовых сопротивлений, и одновременно измеряют напряжение на ячейке и общее напряжение, отношения которых используют при расчете параметров жидких электролитов и диэлектриков в соответствии с математическими выражениями:
где r и x - активное и реактивное сопротивления измерительной ячейки;
, 
;
Uя - напряжение на измерительной ячейке;
U1 и U2 - общее напряжение цепи при R=R2 и R=R1+R2 соответственно.
где r и x - активное и реактивное сопротивления измерительной ячейки;
Uя - напряжение на измерительной ячейке;
U1 и U2 - общее напряжение цепи при R=R2 и R=R1+R2 соответственно.
2. Устройство для измерения параметров жидких электролитов и диэлектриков, содержащее источник питания - генератор синусоидального напряжения, измерительную ячейку, заполненную исследуемой жидкостью, два образцовых сопротивления, выполненных в виде последовательно соединенных резисторов, включенных последовательно с ней, один из которых может быть замкнут накоротко с помощью ключа, измеритель напряжения генератора синусоидальных колебаний, отличающееся тем, что внешний электрод ячейки заземляется, а измерительный электрод ячейки соединяется со входом повторителя, на который по внутреннему проводу коаксиального кабеля с двумя изолированными друг от друга экранами подается напряжение от генератора через регулятор напряжения, регистрируемое измерителем напряжения, напряжение с измерительной ячейки через повторитель подается на второй измеритель напряжения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009144301/28A RU2431855C2 (ru) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | Способ и устройство для измерения электрических характеристик жидких электролитов и диэлектриков |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009144301/28A RU2431855C2 (ru) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | Способ и устройство для измерения электрических характеристик жидких электролитов и диэлектриков |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009144301A RU2009144301A (ru) | 2011-06-10 |
| RU2431855C2 true RU2431855C2 (ru) | 2011-10-20 |
Family
ID=44736248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009144301/28A RU2431855C2 (ru) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | Способ и устройство для измерения электрических характеристик жидких электролитов и диэлектриков |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2431855C2 (ru) |
-
2009
- 2009-11-30 RU RU2009144301/28A patent/RU2431855C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Калинин В.В. Способ и устройство для измерения сопротивления водных электролитов. /Калинин В.В., Казак А.В. // Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 2008. №8. Том 74. С.46-48. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009144301A (ru) | 2011-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106066425B (zh) | 一种阻抗测量装置及其实现校准补偿的方法 | |
| McKubre et al. | Measuring techniques and data analysis | |
| JPH035863Y2 (ru) | ||
| CN104237832B (zh) | 一种复阻抗标准器的校准方法及装置 | |
| RU2431855C2 (ru) | Способ и устройство для измерения электрических характеристик жидких электролитов и диэлектриков | |
| RU119124U1 (ru) | Коаксиальная ячейка для измерения параметров жидких диэлектриков на сверхвысоких частотах (свч) | |
| RU2433416C1 (ru) | Способ измерения параметров жидких электролитов и диэлектриков | |
| CN109374978A (zh) | 一种基于电桥法的电缆介损改进测量电路及方法 | |
| Sauer et al. | Polymer latex particle size measurement through high speed dielectric spectroscopy | |
| Berberian et al. | Low Frequency Bridge for Guarded Three‐Terminal and Four‐Terminal Measurements of Admittance | |
| US5666058A (en) | Correction method for an electromagnetic induction-type probe | |
| Satish et al. | Evaluation of three terminal capacitance standards at CSIR-NPL | |
| CN201141879Y (zh) | 有源可变阻抗合成器 | |
| Satish et al. | Measurement automation to implement evaluation procedure of four-terminal-pair capacitance standards using S-parameters | |
| Merev et al. | Implementation and Analysis of a Reference Partial Discharge Measurement System | |
| Martynyuk et al. | Frequency domain analysis for electrochemical supercapacitors | |
| Kalpinsh et al. | Digital emulation of dielectric relaxation functions for capacitive sensors of non-destructive dielectric spectrometry | |
| CN106483385B (zh) | 一种基于穿心式互感器的介质损耗测量系统及测量方法 | |
| Mikhal et al. | Influence of AC field distribution on impedance of the conductivity cell | |
| RU2204839C2 (ru) | Измеритель параметров электрохимических объектов | |
| Mikhal et al. | Impact of AC electric field non-uniformity on impedance of the conductivity cell | |
| Aristov | Remote complex resistance measurement | |
| US11480536B2 (en) | Method and sensor for determining the permittivity of a cell population | |
| SU650024A1 (ru) | Способ определени зар да и электропроводности зар женной диэлектрической жидкости | |
| RU2499232C1 (ru) | Устройство для измерения уровня диэлектрического вещества |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111201 |