Устройство для фиксации момента проникновения жидкой среды через материал Советский патент 1983 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение в химической, строительной, текстильной и других отраслях промышленности.

Известно устЕЮйство для исследовамия защитных свойств лакокрасочпык покрытий, состоящее иэ измерительного конденсатора и схемы нзмерен-ия, причем одной пластиной измерительного конденсатора является металлическая подложка, другой г электролит, к которому подведен З(лектрод сравнения, а диэлектрической прокладкой - защитное покрытие, нанесенное ка металлическую подложку, О проницаемоета защитного покрытия судят по изменению емкости иэИерителького конденсатора ij ,

Недостатком устройства является киакая точность при испытания иовозкожностя точной фиксации мо- : меита- проникновения электролита через saiiiBTHoe покрытие. Кроме того, в рйзульта в з стракции у позерхностя заиштного покрытия может образоБыаатьск слой с иньвли диэлектричесiKHMH свойствами, что приводит к дополянтельным искажениям результатов

Ii с у iH Тй Н и и и

Иавестно устройство для опреде™ ления кинетики проницаемости химически агрессивных сред черезполи-,

мерг/,;;, содержащее диэлектрический кожу;м- металлическую камеру с испытуемъя/ рбразхзом, цилиr дpкчecкий

алектрод, систему подвода агрессинкой среды, схему изг ерения, полупрозолпиковую пластину b - ,iHoa прсшо.димости, имеющей две диффузионные областк р- типа проводимости, поверх которых . сфор от.рован слой изоля цконного материала, два источника постоянного непряжекия, икднкатор и ncpcrosoe устройство с двумя выходаtvaj J. причем зго-пупроводниковая пластика установлена между цилиндрическим алактродо.м и иcnHxyef-iKM образцом, с.гюем изоляциокного материала к обра ду, при этом плюсовая клеглма первого источника постоянного напряжения подсоединевга к ;даталлическдй камеревь пол,.5ей роль электрода,шнусонай этого источника подсоединена к иклиндрическому электроду, минусоЕая K. e№-ta второго источника постоямкого напряжения подсоединена к вхо,цу n jporci3oro устройства, плюсовая второго источника подсоединена к одной диффузионной области и выводу ннддакатора, второй вызод индикатора подсоединен к первому выходку порогового устройства, а второй выкод прогового устройства и вторая диффузионная облас/гь подсоединена к схеме измерения 2 ,

Недостатками устройства являются невысокая точность при испытании и

сложность подготовительных операций. Невысокая точность при испытании обусловлена тем, что площадь поверхности чувствительного элемента (полупроводниковой пластины со слоем изоляционного материала) , примыкающая-к образцу полимера, мала (1 - 2 мм ) по сравнению с. поверхностью этого, образца. В случае, если в образце полимера в месте установки чувствительного элемента находятся не сквозные локальные дефекты, то возможен преждевременный пробой слоя изоляционного материала, например, по причине неправильно подобранной величины выходного напряжения первого источника постоянного напряжения (напряжение завышено). Подбор величины выходного напряжения первого источника затруднителен и требует много времени, поскольку после пробоя изоляционного слоя чувствительный элемент выходит из строя.

Известно устройство-для определения кинетики проницаемости химически агрессивных веществ через полимеры, содержащее диэлектрический кожук, камеру с испытуемым образцом, электроды, расположенные по обеиг-5 .сторонам испытуемого образца, сис тему подвода агрессивной среды и . схему измерения, причем один из электродов выполнен в виде тонкого слоя химически нестойкого металла .З.

Недостатками устройства являются низкая то 1ность при испытании, сложность подготовительных операций и узкий класс испытуемых агрессивных сред. Низкая точность при испытании обусловлена тем, что при изучении -кинетики проницаемости электролитов фронт воды в полимере движется впереди электролита. Поэтому при проникновении воды через образец по.лимера не произойдет разрушения измерительного электрода, выполненного в виде тонкого слоя металла При испытании каждой агрессивной среды необходимо подбирать металл для выполнения этого э лектрода. Кроме того, дпя некоторых сред (например, вода) невозможно подобрать металл, который бы.п бы химически нестоек (т.е. разрушался бы сразу же после проникновения воды),

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для фиксации момента проникновения жидкой среды через материал, содержащее два электрода, одиниз которнк выполнен перфорированным, диэлектрическую прокладку, размещенную между электродами, и подсоединенный к ним регистрирующий прибор, Диэлектрическая прокладка выполнена гигроскопической. Принцип действия устройства основан на регистрации изменения величины сопротивления между электродами при просачивании воды через образец и нижний электрод 4, Недостатком устройства является низкая чувствительность, вследствие того, что проникающая жидкость сорбируется гигроскопично/м,, прокладкой, проходя при этом расстояние ра ное толщине перфорированного электр да, на что требуется определенное время. Часть жидкости, смачивающая стенки каналов перфорированного электрода, при этом теряется. Таким образом, датчик срабатывает с некоторым запазлыванием. Цель изобретения - повышение чув ствительности определения и быстродействия .. , Поставленная цель, достигается . тем, что в устройстве для фиксации момента проникновения жидкой среды через материал, содержащем два электрода, один из которых выполнен nepfopHpoBaHHbsivi, диэлектрическую прокладку, размещенную между электродами, и подсоединенный к электродам регистрирующий прибор, между образцом и перфорированнь М электрО дом установлена дополнительная диэлектрическая прокладка, выполненная .из гигроскопического материала, а в качестве регистрирующего прибс ра использован измеритель емкости, При поглсядеилй жидкости гигроскопичной прокладкой происходит изменение ее электропроводиостн, что ведет к фактическому уБеличениЕо площади перфорированного электрода, что, в свою очередь приведетк уве личению емкости между .верхним и нижним электродами, На фнг. 1 предстанлека конструкция прг длагаемого устройства на. фиг. 2 - выполнение верхнего иилинд:рического электрода в виде кеталляческой сетки. Устройство состоит из диэлектриче кого кожуха If внутри которого размевдены цилиндрические электроды 2 . и 3, с электрическкмн выводаг 4, ° диненными с измериталем 5 емкости, Электрод 3 выполнен перфорировакныг например, в гиде металлической сетки Между цилиндри1 есними электродами 2 и 3 установлена изоляционная шайба 6. На поверхности верхнего цилиндрического электрода 3 расположен прокладка 7 из тонкого гигроскопично го диэлектрического материала, повер которой установлен образец 8 полимера. Над образцом 8 полимера раеположена камера 9, причем между образдом 8 полимера и камерой 9 установле на прокладка 10 из химически стойкой резины. Внутри камеры 9 находится агрессивная среда .11, которую подво дят к образцу 8 полимера через отверс тие в камере 9, закрываемое заглушкой 12. Поверх диэлектрического кожуха 1 расположена крышка 13, закрепленная винтами 14. Между камерой 9 и крышкой 13 установлена резинова.ч прок.падка15. В качестве прокладки 7 из тонкого гигроскопического материала мох(ет быть использована, например, фильтровальная бумага или любой другой гидрофильный материал капиллярнопористой структуры. Устройство работает следующим образом. При отсутствии агрессивной среды 11 в камере 9 электрическая емкость между цилиндрическими электродами 2 и 3 ,постоянна и равняется ве личине GO. После того, как химически агрессивную ср-еду 11 подводят в камеру 9, электричаская емкость между цилиндрическими электродами 2 и 3 остается постоянной, равной С, до тех пор. пока среда 11 не. проникает сквозь образец 8 полимера. Как только некоторое количество среды впитается гигроскопичной прокладкой .7 происходит увеличение электрической емкости между цилиндрическиМИ электродами 2 и 3 с величины Сд до Ci, причем GO C, Это увеличе нне фиксируется измерителем 5 емкости. Увеличение электрической емкости мекду электродами 2 и 3 обусловлено фактическим увеличением площади верхнего цклиндр.ического электрода вследствие пропитки прокладки 7 агрессивной средой {раствором электропроводной жидкосп-t) , котора.ч проникает через образец В., Максимальная чувствительность достигается при размерах ячеек металлической сетки, из которой выполнен верхний циликдрнческ.ий электрод 3, 2x2 мм , при ширине металлической прямоугольНОЙ основы .. мм. При увеличении размеров ячеек сетки электрода 3 чувствительность устройства падает в результате того, что, проникая через образец 8, среда в ряде слу-. чаев пропитывает прокладку 7 в местах,, под которыми НЕСходится ячейка сетки, при этом увеличение емкости между электродами 2 и 3 не происходит. В случае уменьшения размеров ячейки верхнего цилиндрического электрода 3 электрическое поле между, злектродами 2 и 3 приближается к равномерно гу и не пратерпевает изменений при проникновении среды через образец 8. Предлагаемое устройство не требует проведения подготовительных операций, связанных с подбором условий проведения испытаний (напряжения источника питания, материала измерительного электрода и т.д.). После провеления испытаний детали предлагаемого устройства протираются, обдуваются азотом.

закладмвается новая прокладка 7 из .фильтровальной бумаги, и ус1ройство вноЕЬ готово к проведению испытаний друг| к агрессивных сред, в устройстве могут испытываться различные агрессивные среды, кроме жидкостей, облада101 5и5с ярко выракенмыми диэлектрическими свойствами.

Точность при испытании при использовании предлагаемого устройства по эышается поскольку,, с одной стороны7 0

исключена возможность преждевременной фиксации момента проникновения хи- мически агрессивных сред через полимеры (например, вследствие преждевременного пробоя), с другой стороны, исключена возможность задержки фиксации момента проникновения, Обуславленная длительностью проникновения жидкой среды в гигроскопическую прокладку в прототипе.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ МОМЕНТА ПРОНИКНОВЕНИЯ ЖИДКОЙ СРЕДЫ .ЧЕРЕЗ МАТЕРИАЛ, содержащее два электрода , один иэ которых выполнен перфорированным, яиэлектрическ 1о про кладку, размещенную между электродами, и подсоединенный к электродам регистрирующий прибор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности определекия, между Ьбразцом и перфорированным электродом установлена дополнительная диэлектрическая прокладка, вы полненная из гигроскопического материала, а в качестве регистрирующего .прибора использован измеритель ем кости.

lODO DDDDa

гааоаоо loaaaao iDooaaoo laoaoaoa

lOaOOODQ

looooaoo

laoDoaoa laoaoaoa looooaaq 1000000

LOOOOOO LOODOO

looo;

ooo

000

001

OO01 000 000

OOOI

OOOOI OOD

OOI 000

о oo о

ooo

OOOOOOOI

000

OOOOI

ooo OQOOI

OOOOI

OQO

ooo

OOOI ODOJ

OQO OOJ

ooo

OOD

фуг..2