Устройство для исследования свойств диэлектрических жидкостей Советский патент 1984 года по МПК G01N27/00 

SI

СХ)

00 Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для определения диэлектричес кой проницаемости и удельного сопро тивления жидких диэлектриков. Наиболее близким техническим решением к изобретению являетсяустро ство для исследования свойств диэле трических жидкостей, содержащее прозрачный сосуд с верхним и нижним электродами, между которыми расположена проводящая сфера, датчик положения сферы, источник напряжения, выводы, которого соединены соответст венно с одним из электродов непосре ственно,- а с другим - через резисто причем датчик положения выполнен в видеформирователя и измерительного прибора Недостатком известного устройства является узкий диапазон измеряемых параметров. Так, оно неприменим для измерения диэлектрической прони цаемости и удельного сопротивления слабополярных и тем более полярных жидкостей вследствие пробоя последних. Кроме того, в известном устройстве возможно возникновение плен ки жидкости между сферой и электродом, что также ограничивает снизу напряженность электрического поля в межэлектродном пространстве. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройс ва. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для исследования свойств диэлектрических жидкостей, содержащее сосуд с верхним и нижним электродами, между которыми расположена проводящая сфера, датчик положения сферы, источник напряжения, выводы которого соединены соответственно Q одним из элек трэдов непосредственно, а с другим через резистор, и измерительный при бор, введены электромагнит, второй источник напряжения и реостат, проводящая сфера выполнена из магнитомягкого материала, при этом сердечник электромагнита размещен в центре верхнего электрода, а выводы обмотки электромагнита соединены чере измерительный прибор с соответствую щими выводами второго источника напряжения и реостата. Расширение диапазона измерений происходит за счет того, что предлагаемое устройство работает как пр высоких, так и при низких напряженностях электрического поля в зазоре между электродами, вследствие чего имеется возможность определять диэлектрическую проницаемость и удельное сопротивление не только неполярных, но и полярных жидкостей имеющих низкую величину На чертеже изображено устройство для исследования свойств диэлектрических жидкостей. Устройство содержит сосуд 1, заполненный исследуемой жидкостью 2, электроды 3 и 4, выполненные из немагнитного материала. В электрод 3 верхний. ) введен сердечник 5 электромагнита б. Сердечник 5 подключен через высокоомный калиброванный резистор 7 и ключ 8 к источнику 9 напряжения. Проводящая сфера 10, помещенная в межэлектродное пространство, выполнена из магнитомягкого материала, например никеля. Обмотка 11 электромагнита 6 подключена через измерительный прибор (микроамперметр ; 12 и проволочный реостат 13 к низковольтному стабилизированному источнику 14 напряжения. Охранное диэлектрическое кольцо 15 служит для создания в межэлектродной области однородного электрического поля. В корпусе 16 размещены излучатель 17 света и фотоприемник 18, образующие датчик положения сферы 10. Фотоприемник 18 подключен к реле 19 с контактом 20 и источнику 21 питания. Схема автоматического изменения тока в обмотке 11 электромагнита 6 выполнена на базе исполнительного механизма ИМ-2/120. Одна из обмоток 22, 23 электродвигателя 24 включается в сеть переменного тока при помощи контактов реле блока управления (не показан J, а другая через конденсатор 25. На выходном валу исполнительного устройства установлены два кулачка (не показаны ), которые управляют конечными выключателями 26 и 27. Сопротивление реостата 13 зависит от положения регулирующего органа. Устройство работает следующим образом. Сосуд 1 заполняют исследуемым . диэлектриком и устанавливают его в горизонтальное положение. Подают напряжение на обмотку 11 электромагнита 6 от низковольтного источника 14 напряжения, и включают в сеть схему автоматического изменения тока в обмотке электромагнита. При этом электродвигатель 24 устанавливает движок реостата 13 в одно из крайних положений, соответствующее максимальному сопротивлению последнего, вследствие чего в обмотке 11, подсоединенной параллельно реостату 13, протекает максимальный ток. В результате сфера 10 притягивается к центру электрода 3. Затем включают излучатель 17 света, при этом свет попадает на сферу 10, которая экранирует поток света, направленный на фотоприемник 18. Сопротивление фотоприемника 18 при этом велико, и реле 19 не может сработать - контакт 20 остается замкнутым. По сигналу от блока управления включается электродвига тель 24, при этом движок реостата 13 перемещается, уменьшая его сопротивление. С уменьшением сопроти ления реостата 13 уменьшается вели чина тока в обмотке 11, и следовательно уменьшается сила притяжения сферы 10 к сердечнику 5. При некотором значении тока в о мотке Ц. сфера 10 под действием сил веса отрывается от электрода 3. В момент открыва световой поток от и лучателя 17 попадает на фотоприемни 18, и реле 19 срабатывает, при этом контакт 20 размыкается электродвигатель 24 останавливается, перемеще ние движка реостата 13 прекращается Измерительный прибор 12 показывает значение тока D . Для-измерения тока отрыва не обходимо подать на электрод 3 от ис точника 9 напряжения потенциал U величина которого зависит от типа исследуемой жидкости, и проделать те же операции, что и при определении тока J . Измерив значения тока в обмотке электромагнита в момент отрыва сферы 10 от электрода 3 (j и , on ределяют диэлектрическую проницаемость исследуемой жидкости по формуле ,., yjlTc-r) и 0,56 яе„г где е - диэлектрическая проницаемость исследуемого ди электрика; Л - ток в обмотке электромаг нита в момент отрыва сфе ры 10 от электрода 3 при УС О, А; D - ток в обмотке электромагнита .в момент отрыва сферы 10 от электрода 3 при Uj. и , А/ gp - диэлектрическая постоянная; - радиус сферы 10, м,Ujs - потенциал, подаваемый от источника 9 на сердечник 5, в; 3 - расстояние между электродами 3 и 4, м / У(., - удельный вес сферы 10, Т удельный вес исследуемой жидкости. Численные значения U выбираются в зависимости от принадлежности исследуемой жидкости к полярным, слабополярным или неполярным диэлектрикам. Для определения удельног о сопротивления жидкости необходимо выполнить те же операции, что и при определении тока отрыва J при измерении , причем значение тока отрыва определяют сначала при замкнутом ключе 8, а затем при разомкнутом ключе 8. Очевидно, что отрыв частицы будет происходить при разных значениях тока в обмотке электромагнита, так как в случае, когда ключ 8 разомкнут, происходит падение напряжения на высокоомном резисторе 7. Сопротивление жидкого диэлектрика определяется по формуле R. г где Рд - сопротивление жидкого диэлектрика; J - ток отрыва сферы 10 от электрода 3,при замкнутом ключе 8 , - ток отрыва сферы 10 от электрода 3 при разомкнутом ключе 8; R - сопротивление резистора 7 . J Учитывая, что R f- , где S лощадь электрода, d - расстояие между электродами 3 и 4, р дельное сопротивление жидкости, олучим iTdT- Испытания устройства для исслеования свойств диэлектрических идкостей показали его высокую надежость. Особенностью устройства явяется то, что измерения могут проодиться как на постоянном, так и.на еременном токе, кроме того, устройтво может быть использовано для изерения удельного веса жидкости и ее язкости. Благодаря использованию очного компенсационного метода змерения устройство имеет погрешость не более 5%. Предлагаемое устройство позволят проводить измерения величин дилектрической проницаемости жидких иэлектриков в диапазоне от 2 до 80, огда как диапазон измерения известого устройства составляет 2-10.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ , содержащее сосуд с верхним и нижним электродами; между которыми расположена проводящая сфера, датчик положения сферы, источник напряжения, выводы которого соединены со:тветственно с одним из электродов непосредственно, а с другим - через резистор и измерительный прибор, отличающееся тем, что с целью расширения функциональных возможностей, в него введены электромагнит, второй источник напряжения и реостат, проводящая сфера выполнена из магнитомягкого материала,, при этом сердечник электромагнита размещен в центре верхнего электрода, а выводи обмотки электромагнита соединены через измерительный прибор с соответствующими выводами второго источника § :напряжения и реостата. (П