Способ измерения диэлектрической проницаемости отдельной компоненты порошкообразного материала Советский патент 1991 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к электрическим измерениям, в частности к измерениям диэлектрической проницаемости (Ј) электроизоляционных материалов, состоящих из неоднородных порошкообразных компонентов.

Цель изобретения - повышение точности и достоверности измерения диэлектрической проницаемости отдельной компоненты порошкообразного материала.

Способ измерения диэлектрической проницаемости порошкообразного материала включает операции определения диэлектрической проницаемости смеси порошок - среда, находящейся между об- кладками измерительного конденсатора и расчета по полученным данным диэлектрической проницаемости отдельной компоненты

Способ осуществляется путем определения диэлектрической проницаемости порошкообразного материала в состоянии свободной засыпки в воздухе, подпрессовки материала определении диэлектрической проницаемости материала в сжатом состоянии, а затем определении диэлектрической проницаемости отдельной компоненты порошкообразного материала методом Ньютона для решения нелинейных уравнений относительно данной величины

При этом при использовании микрометрической системы электродов и прибора для замера емкости сначала определяют диэлектрическую проницаемость смет порошкообразный матрриэп воздух в го

О

о

00 00

со о

свободной засыпки. Для этой величины можно записать уравнение расчета по определению диэлектрической проницаемости гетерогенных смесей

2 А

Јсв Ј 1

1 +

2 Ак

.(1)

А -И 1 -2xl(a -Ь)

гд.(1-«У+%7.(-Ь))

х - объемная доля порошкообразного материала в смеси;

Ј 1 - диэлектрическая проницаемость порошкообразного материала;

(1-х) - объемная доля матричной компоненты в смеси (воздух);

Ј2 - диэлектрическая проницаемость матричной компоненты;

при х 0,5;. .

k(1-x) при х 0,5; Ј2

Р

При Ј 1 Ј2

Ј1

Ь 1-х+рх;

.

Учитывая то обстоятельство, что значение Ј достаточно знать с точностью до второго знака после запятой, а диэлектрическая проницаемость воздуха Јь 1,0006, можно принять, что .Ј2 1- Кроме того, для вычислений определяется масса порошкообразного материала.v

Затем осуществляется сжатие порошкообразного материала, определяется новый объем, занимаемый смесью (через известную высоту образца смеси и диаметр электродов), а также определяется диэлектрическая проницаемость в сжатом состоянии. Для этой величины можно записать следующее выражение с учетом упорядоченности материала при его сжатии

Ј ст Ј 1

2 А

1 +

2 A k

,(2)

А +11-2х1(а-Ь) где k,a,b,p - то же, что и при определении диэлектрической проницаемости смеси в состоянии свободной засыпки;

. ,,9 .а р х (1 - х)

+p(1 -xf + ( -y + py p+y-pyj У Р//Энас,

где р- отношение массы порошка при концентрации к всему объему, занимаемому смесью;

р нас - плотность порошка в состоянии свободной засыпки (определяется по справочнику; либо экспериментальным пу- тем).Решая систему нелинейных уравнений (1) и (2) относительно Ј 1 методом Ньютона

10

(итераций), можно.определить исходную величину, а именно диэлектрическую проницаемость отдельной компоненты смеси, Численное решение данной системы уравнений весьма громоздко и трудоемко, поэтому решение можно осуществлять на персональном компьютере по стандартной программе.

Пример. Предварительно была определена диэлектрическая проницаемость монолитного стекла, равная ЈСт 7,55. Затем осуществлялось измельчение стекла в шаровой мельнице в течение 3 мин. Полученный порошкообразный материал засыпали 15 в измерительный конденсатор (измерительную ячейку) и объемная концентрация стекла в смеси стекло - воздух составила 0,72. С помощью стандартного измерителя емкости Е-7-12 в соответствии с прототипом измеряли емкость смеси в состоянии свободной засыпки по формуле

Ј в

Јсв - диэлектрическая проницаемость смеси порошок стекла- воздух;

С - емкость смеси;

S - площадь электродов;

h - расстояние между электродами.

Диэлектрическая проницаемость смеси порошок стекла-воздух в состояний свободной засыпки, определенная в„соответствии с прототипом, равна

Ј ев 7,2 .

Затем по формуле Лихтенекера определяют диэлектрическую проницаемость одного из компонентов смеси - стекла

20

25

30

35

In 7 2 -П -0.72)11 1

(Ш 2.74

40

Ј ст 4,0 .

Затем осуществляют подпрессовку смеси, определяют коэффициент сжатия у 1,048 и диэлектрическую проницаемость

смеси в сжатом состоянии ( Ј Сж.)

45

1 СЖ

7,32 .

Вставляя полученные величины ЈСв. и

ЈСж. , у в формулы (1) и (2), решая систему уравнений относительно Јi (стекло), опре- деляют данную величину, равную Ј1 -7,50.

Таким образом, данный способ не требует знания объемной концентрации измеряемого материала (компоненты) в смеси, что значительно упрощает измерения и вычисления.

Величина диэлектрической проницаемости отдельной компоненты порошкообразного материала, определенная

5 , 16988306

предлагаемым способом, значительно бли-рения, измерение диэлектрической прони- же к истинной величине для монолитногоцаемости производится в два этапа, а в ка- материэла.честве среды используется воздух, причем Формула изобретенияна первом этапе измерение производят при Способ измерения диэлектрической5 нахождении порошкообразного материала проницаемости отдельной компоненты по-в состоянии свободной засыпки в воздухе, рошкообразного материала, включающийна втором этапе -после подпрессовки этого измерение диэлектрической проницаемо-материала, а определение диэлектрической сти смеси порошок-среда и расчет по пол-проницаемости отдельной компоненты поученным данным диэлектрической10 рошкообразного материала осуществляют проницаемости отдельной компоненты, от-по методу Ньютона для решения нелиней- личающийся тем, что, с цельюных уравнений относительно данной вели- повышения точности и достоверности изме-чины.

Изобретение относится к технике электрических измерений, в частности к измерениям диэлектрической проницаемости электроизоляционных материалов, состоящих из неоднородных порошкообразных компонентов. Способ включает измерение диэлектрической проницаемости смеси порошок - среда и расчет по полученным данным диэлектрической проницаемости отдельной компоненты Измерение диэлектрической проницаемости в два этапа (1 - при свободной засыпке в воздухе, 2 - после подпрессовки этого материала) и расчет по полученным данным по методу Ньютона для решения нелинейных уравнений относительно отдельной компоненты позволяет увеличить точность и достоверность измерения диэлектрической проницаемости отдельной компоненты порошкообразного материала