Способ измерения диэлектрической проницаемости материалов Советский патент 1989 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к контролю электрических свойств материалов, а именно диэлектрической пронигцаемости диэлектриков, и может быть использовано в электротехнической, радиотехнической и других областях промьшшен- яости.

Цель изобретения - повьшение точности измерений относительной диэлектрической проницаемости полярных изотропных диэлектрических материалов на основании макроскопической модели диэлектрика с использованием корреляционных связей между макроскопическими параметрами.

На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего способ измерения диэлектрической проницаемости материалов.

Способ осуществляют следующим образом.

Диэлектрик помещают между двумя электродами и создают в нем электрическое поле с известной напряженностью. Измеряют тe mepaтypy окружающей среды (т), В качестве электрического параметра материала измеряют средний угол поворота диполей под воздействием внешнего электрическо- го поля. На основании макроскопической модели для полярных диэлектрических материалов определяют диэлектрическую проницаемость по формуле

(Л

:71

ю

(1Г(иоЕ/4 КТ )-2

где - относительная диэлектрическая проницаемость;

ро- дипольный момент одного диполя;

Е - напряженность электрического поля;

К - постоянная Больцмана;

Т - температура среды;

И - средний угол поворота диполей под воздействием внешнего электрического поля.

Средний угол поворота диполей измеряют оптическими или радиополяри- задионными методами на установке , . изображенной на чертеже. Устройство в виде ячейки Керра содержит источник 1 света, поляризатор 2, электроды 3, анализатор 4 и измеритель 5 светового потока. Ячейка Керра содержит последовательно соединенные источник 1 света, поляризатор 2,электроды 3 с исследуемым образцом, анализатор 4 и измеритель 5 светового потока. Все элементы расположены на одной осевой линии.

Ячейка работает следуюпщм образом При отсутствии напряжения на электродах 3, т.е. отсутствии напряженности электрического-поля между электродами 3, где находится испытуемый материал, а также при параллельности оптических осей поляризатора 2 и анализатора 4, диполи материала ориентированы хаотически, материал не обнаруживает анизотропии и световые лучи проходят через поляризатор 2, материал, анализатор 4 и, в зависимости от прозрачности материалов, измеритель 5 показывает значение интенсивности светового потока (Ig). Под воздействием поля диполи материала ориентируются в направлении поля, сам материал становится оптически анизотропным и, следовательно, материал приобретает свойства одноосного кристалла с оптической осью, ориентированной на определенный угол вдоль поля, и изме-и ритель 5 показывает другое значение интенсивности светового потока (I) . Средний угол поворота диполей определяют по формуле

I 1„ cos

где

.J, I - соответственно значения интенсивности светового потока на измерителе 5 до и после подачи напряжения на электроды 3;

р - средний угол поворота диполей.

Для определения среднего угла поворота диполей непрозрачных полярных изотропных материалов вместо источника 1 света и измерителя 5 используют, соответственно, антенны излучения (подключенной к генератору)

и приема (подключенной к осциллографу) . На осциллографе измеряется амплитуда радиоволн. Средний угол поворота диполей определяется по формуле А АО cos |3 ,

где А , А - соответственно амплитуды радиоволн до и после подачи напряжения на Q электроды 3;

/3 - средний угол поворота диполей.

Пример. Определение относи- , тельной диэлектрической проницаемости воды с помощью предлагаемой модели. По эффекту Керра определяют значение угла поворота диполей jb , который соответствует определенному 0 значению напряженности электрического поля Е. При Е 67уЫО В/м 22 . Из значений Е и /3, а также значения дипольного электрического момента М , взятого из справоч- 5 ных источников или высчитанного, относительная диэлектрическая проницаемость воды, согласно формуле, равна б 76,9.

Формула изобретения

Способ измерения диэлектрической проницаемости материалов, заключающийся в том, что диэлектрик помещают в электрическое поле, измеряют электрические параметры материалов и на основании макроскопической модели определяют относительную диэлектрическую проницаемость, отличающийся тем, что, с целью повьше-: НИН точности, измеряют средний угол пойорота диполей при воздействии внешнего поля и температуру окружающей среды и определяют относительную диэлектрическую проницаемость Б по формуле

е

( H|Mj i/4 KT )-2

где

Р

дипольный момент одного, диполя;

Е - напряженность электрического поля;

К - постоянная Больцмана;

Т - температура среды;

jb - средний угол поворота

диполей под воздействием внешнего электрического поля.

.2

Изобретение относится к способам измерения диэлектрической проницаемости материалов и может быть использовано в электротехнической, радиотехнической и других областях промышленности. Целью изобретения является повышение точности измерений относительной диэлектрической проницаемости полярных изотропных диэлектрических материалов. Определение проводится на основании макроскопической модели диэлектрика. Разработана макроскопическая модель, связывающая значение диэлектрической проницаемости со значением угла поворота при воздействии внешним полем на температуру среды. 1 ил.