Емкостной трехэлектродный преобразователь Советский патент 1983 года по МПК G01N27/22 

/ .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения диэлектрической проницаемости пленок, листовых материалов, нитей и-связанных с нею параметров .(влажности,, молекулярного веса и других ).

Известно устройстводля определе ния связующего в пропитанном ,материале, которое может быть использовано для определения диэлектрической гфонйцаемости пленки, содержащее четыре электрода, расположенных по обеим.сторонам исследуемого материала, причем все электроды расположены в вершинах прямоугольника, электрически соединены по диагонали и образуют емкости, параллельно подсоединенные к измерительной Cl 3.

Недостатком этого устройства является значительная погрешность измерения диэлектрической проницае мости пленки при изменении ее тол-щины,так как,приближенная зависимость погрешности измерения диэлектрической проницаемости Е от изменения толщины h пленки на величину .й имеет вид

п

- Г 11 - - (С - г)

Из приведенного выражения следует, что погрешность измерения диэлектрической проницаемости пленки, связанная с изменением ее толщины, имеет большую величину и возрастает, с увеличением параметра .

Ближайшим к предлагаемому по тех нической сущности является емкостно трехэлектродный датчик измерения диэлектрической проницаемости пленочных материалов, содержащий цилиндрический диэлектрический каркас, на части поверхности которого.бифилярно намотаны изолированные высокопотенциальный и низкопотенциальныйэлектроды, разделенные экранным, электродом. В известном датчика с целью уменьшения погрешности от изменения толщинй пленочного материала намотка электродов выполнена сшгом, на порядок превьшакщим расстояние между центр ами проводов-электродов. При такой конструкции датчика и условии, что.расстояние между центрами проводов в 2-3 раза меньше то щины пленки,, погрешность измерения диэлектрической проницаемости пленки, связанной с изменением ее толщины, значительно снижается С2 J,.

Однако известный датчик измерения диэлектрической проницаемости пленочных материсшбв. не обеспечивае достаточной точности измерения

Целью; изобретения являетck повышение точности измерения диэлектрической проницаемости пленки.,

Цель достигается тем, что kajpKac преобразователя выполнен в виде части полого круглого цилиндрического экрана, на внутренней поверхности которого, параллельно образу., 5 помещены электроды преобразователя, а внутри каркаса, коаксиально вве. |Ден дополнительный экранный электрод с размещенным на нем измеряемым материалом.

0 На фиг. 1 изображен предлагаемый преобразователь; на фиг. 2 -кривые зависимости относительного изменения емкости преобразователя от отношения толщины пленки к расстоянию между

Е экраннЕдми электродами преобразова- , теля} на фиг, 3 - кривая зависимости относительного изменения емкости преобразователя от диэлектрической проницаемости пленки.

Емкостной треХЭЛек тродный преоб0 разовательсодержит каркас 1, выполненный в виде части пологр } руглого цилиндрического экрана, на внутренней поверхности которого, параллельно образуквдим, помещены бифилярно

5 намотанные изолированные высокопотенциальный 2, низкопотенциальный 3 и экранный 4 электроды. Коаксиально с поверхностьк) каркаса введен дополнительный экранный электрод 5

0 с размещенной на нем измеряемой пленкой а. При такой, конструкции устраняется краевая емкость между высркопотенциальным и-низкопотен- диальным электродами через каркас,

5 так как в этом случае ; йри включении преобразователя в трансформаторный мост емкости между электродами шунтируют генератор или индикатор и их изменение не вызывает дополjg нительной погрешности измёрени.

На фиг. 2 кривые показывают зависимость относительного измен,ения рмкости преобразователя от толщины пленки h при постоянном рассто. янии н между экранными электродами.

Отношение диаметра d электродов преобразователя к расстоянию Н вьабрано 1, а отношение, диаметра d к диаметру дополнительного элект0 рода D имеет величину 1. дпя измерения емкости преобразователя использовался трансформаторный мост. Кривая 1 снята для L 1,25, кривая 2 - для Е 2f кривая 3 для L 2,9, кривая 4 - для . 3,1, кривая 5 - для 5,6.

Из кривых, приведенных на фиг.2, , что при отношении - 1 емкость, вносимая пленкой, имеет отрицательное зйачение. При умень0 шении расстояния между экранными электродами , вносимая пленкой, увеличивается (по абсолютной величине), достигает минимума, и при дальнейшем уменьшении расстоя5 ния между экранными электродами вносимая емкость уменьшается/ достигает нуля и затем увеличивается, имея положительное значение. Если установить отношение толщины пленки к расстоянию между поверхностями экранных электродов, примерно равное 0,25, то зависимость емкости преобразователя от толщины лен ты в этой точке будет иметь минимум и небольшие изменения толщины плен.ки не вызовут изменений.емкости преобразователя и, следовательно, погрешности измерения. На фиг. 3 кривая изображает зависимость относительного изменения емкости преобразователя от диэлектрической проницаемости пленки при отно шении 4- 0,25. Ка следует из при веденной кривой, в этом случйе ди электрическая проницаемость пленки и отностельное изменение емкостн однозначно связаны между собой. Для исключения влияния ширины ленты длина электродов выполняется меньше ширины ленты.. Кроме измерении диэлектрической проницаемости пленка а обхватывает дополни-; тельный экран 5 таким образе, чтобы величина поверхности пленки, соприкасающейся с дополнительным электродом, оставалась постоянной. Преобразователь включен в трансформаторный мост, и по конденсаторупеременной емкости, включенному в смеж- ное, плечо моста, шкала которого отградуирована эмпирически в единицах, диэлектрической проницаемости, производят отсвет измеряемого пара1метра.

ЕМКОСТНОЙ ТРЕХЭЛЕКТРОДНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий цилинд рический каркас, на поверхности кото рого бифилярно намотаны изолированные высокопотенциальный и низкопотенциальный электроды, разделенные экраннЕЛм электродом, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, каркас выполнен в виде части полого круглого цилиндриг ческого экрана, на внутренней поверх ности которого, параллельно ббразуивдим, помещены электроды преобразователя, а внутри каркаса коакснально введен дополнительный экранный электрод с размещенным; на нем I измеряемым материалом.

.2

Фиг.3