СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКИХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ И ДИЭЛЕКТРИКОВ Российский патент 2011 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к области электрических измерений таких параметров жидких электролитов и диэлектриков, как диэлектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь, проводимость на постоянном токе и других, зависящих от них величин, а также их частотных характеристик, и может быть использовано при контроле качества жидких электролитов и диэлектриков, а также при диагностике состояния жидких смазочных материалов.

Известен способ 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 омическими сопротивлениями, каждое из которых поочередно подключают к ячейке, и измеряют напряжения на входе измерительной цепи и на сопротивлениях, причем общее напряжение на входе измерительной 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.

Однако к недостаткам указанного способа 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.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении точности определения параметров жидких электролитов и диэлектриков, упрощении процесса измерения и расширении возможностей способа.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе измерения, заключающемся в том, что измерительную ячейку с исследуемой жидкостью включают последовательно с двумя образцовыми омическими сопротивлениями в электрическую цепь, согласно изобретению заземляют в общей точке внешний электрод измерительной ячейки, источник питания и измерители напряжений, устанавливают на измерительной ячейке необходимое для измерения напряжение и измеряют напряжение на участке измерительная ячейка - первое эталонное сопротивление и входное напряжение измерительной цепи, получают значения отношений этих напряжений к напряжению измерительной ячейки и рассчитывают параметры жидких электролитов и диэлектриков в соответствии с математическими выражениями:

где r и x - активное и реактивное сопротивление измерительной ячейки;

U_я - напряжение на измерительной ячейке;

U₁ - напряжение на участке измерительная ячейка - первое эталонное сопротивление R₁,

U₂ - входное напряжение измерительной цепи.

Таким образом, в предлагаемом способе уменьшается влияние непостоянства напряженности электрического поля в измерительной ячейке, нестабильности напряжения и частоты источника питания, а также влияние внешних электрических полей, кроме того, упрощается процесс измерения, который сводится вместо двух актов измерения к одному, а постоянство напряжения на измерительной ячейке в процессе измерения позволяет исследовать зависимость электрических параметров электролитов и диэлектриков от напряженности электрического поля.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема, реализующая предлагаемый способ.

Согласно схеме последовательно с измерительной ячейкой 1, заполненной исследуемой жидкостью, включены два образцовых омических сопротивления R₁ и R₂. Внешний электрод измерительной ячейки заземляется в общей точке с источником питания (генератором синусоидальных колебаний) и измерителями напряжений PV1, PV2, PV3.

Способ измерения параметров жидких электролитов и диэлектриков заключается в следующем: по показаниям измерителя PV1 устанавливают на измерительной ячейке напряжение Uя, при котором необходимо проводить измерения, и с помощью измерителей PV2 и PV3 измеряют напряжение U₁ на участке измерительная ячейка - первое эталонное сопротивление и входное напряжение измерительной цепи U₂. Напряжения U₁ и U₂ при использовании последовательной эквивалентной схемы измерительной ячейки определяются выражениями:

Параметры измерительной ячейки r и х определяются выражениями (1) и (2), полученными в результате решения системы уравнений (3) и (4).

По полученным значениям r и x можно рассчитать емкость измерительной ячейки, диэлектрическую проницаемость ε и тангенс угла диэлектрических потерь исследуемой жидкости.

Использование предлагаемого способа позволяет по сравнению с существующими повысить точность измерения параметров жидких электролитов и диэлектриков, упростить процесс измерения и расширить возможности способа.

Изобретение относится к области электрических измерений. Измерительную ячейку с исследуемой жидкостью включают последовательно с двумя омическими сопротивлениями в электрическую цепь. Устанавливают на измерительной ячейке напряжение, при котором необходимо проводить измерения, и измеряют напряжения на участке измерительная ячейка - первое эталонное сопротивление и входное напряжение измерительной цепи, отношение которых к напряжению на измерительной ячейке используют при расчете параметров жидких электролитов и диэлектриков. Одновременное измерение указанных напряжений и использование значений их отношений к напряжению на измерительной ячейке при расчете значений определяемых параметров исключает погрешность, обусловленную нестабильностью напряжения и частоты источника питания и непостоянством напряженности электрического поля в измерительной ячейке, и позволяет упростить процесс измерения. Заземление измерительной ячейки уменьшает влияние внешних электрических полей на результаты измерений. Постоянство напряжений на измерительной ячейке в процессе измерений позволяет исследовать зависимость параметров контролируемой жидкости от напряженности электрического поля. Технический результат заключается в повышении точности измерения параметров жидких электролитов и диэлектриков. 1 ил.

Способ измерения параметров жидких электролитов и диэлектриков, заключающийся в том, что измерительную ячейку с исследуемой жидкостью включают последовательно с двумя образцовыми омическими сопротивлениями R₁ и R₂ в электрическую цепь, отличающийся тем, что заземляют в общей точке внешний электрод измерительной ячейки, источник питания и измерители напряжений, устанавливают на измерительной ячейке необходимое для измерения напряжение и измеряют напряжение на участке измерительная ячейка - первое эталонное сопротивление и входное напряжение измерительной цепи, получают значения отношений этих напряжений к напряжению измерительной ячейки и рассчитывают параметры жидких электролитов и диэлектриков в соответствии с математическими выражениями


где r и х - активное и реактивное сопротивления измерительной ячейки;
;
U_я - напряжение на измерительной ячейке;
U₁ - напряжение на участке измерительная ячейка - первое эталонное сопротивление R₁;
U₂ - входное напряжение измерительной цепи.