Способ контроля качества материалов Советский патент 1974 года по МПК G01N27/02 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для производственного контроля за технологическими процессами.

Известен диэлектрический метод контроля, при котором качество материала определяется по абсолютному значению какого-либо электрического параметра (диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь, активной проводимости). Однако для того, чтобы использовать диэлектрический метод непосредственно для автоматического контроля производственного технологического аппарата приходится решать такую сложную задачу как устранение погрешности от изменения температуры материала. Как известно, абсолютные значения диэлектрических параметров меняются с изменением температуры материала. Поэтому для того, чтобы использовать диэлектрический метод измерения па производстве, приходится либо стабилизировать температуру материала в технологическом аппарате, что не всегда возможно или нежелательно, либо вводить в схему измерителей диэлектрического параметра корректирующие узлы, которые измеряют температуру материала и вносят поправку на измеряемый диэлектрический параметр.

Введение в схему измерителей корректирующих узлов существенно усложняет их

конструкцию и, кроме того, не всегда эффективно.

Цель предлагаемого изобретения - уменьшить погрешности от изменения температуры материала.

Это достигается тем, что измеряется амплитуда протекающего через датчик тока, сдвинутого по фазе на угол а по отношению к питающему датчик напряжению и по величине измеряемого тока определяют показатель качества исследуемого материала, причем

Урар

а 90° + arctg

Yana

де Ур - значение удельной реактивной проводимости материала при 20°С; Уа - значение удельной активной продимости материала при 20°С; ар - температурный коэффициент реактивной проводимости;

tta - температурный коэффициент активной проводимости.

На чертеже (Уа - активная проводимость, Ур - реактивная проводимость) показаны экспериментальные зависимости комплексной проводимости емкостного датчика рабочей емкости 98 пф., заполненного полиэфирным связующим на основе смолы ПН-1 с разной степенью отверждения (I-3,5%, П - 9,5% 1П -30%). Частота измерения 100 кгц, точки 1, 2 и 3 соответствуют температурам связующего 60, 70 и 80°С, соответственно. С увеличением температуры реактивная составляющая проводимости уменьшается, а активная составляющая увеличивается (см. график). Это связано с тем, что с увеличением температуры материала увеличивается его сквозная проводимость и уменьшается статическая диэлектрическая проницаемость. О степени отверждения связующего по диэлектрической проницаемости или по активной составляющей судить довольно сложно, поскольку эти величины меняются с температурой.

Однако из графика видно, что в заданном температурном диапазоне годограф вектора комплексной проводимости для связующего с разными степенями отверждения представляют собой прямые линии, идущие параллельно.

Если построить новую систему координат с осью Ур параллельной годографам, и осью

Уа , перпендикулярной годографам, то, видно, что составляющая проводимости на ось УК определяется только степенью отверждения материала и не зависит от его температуры.

Таким образом, способ измерения качества материала, инвариантный к изменению температуры материала, сводится к измерению составляющей комплексной проводимости на ось, перпендикулярную температурным годографам комплексной проводимости.

Исследования показывают, что прямолинейность температурного годографа для большого диапазона температур в координатах комплексной проводимости свойственна не только полиэфирной смоле, но характерна для многих веществ и материалов. Нужно только

подобрать частоту измерения. Например, аналогичные результаты получены на эпоксидной смоле типа Эпикон с разным молекулярным весом, т. е. предлагаемым способом можно 5 измерять молекулярный вес эпоксидной смолы без введения температурных поправок. По предлагамому способу составляющую проводимости можно легко измерить с помощью любых синхронных детекторов, на вы0 ходе которого будет выделяться искомая составляющая проводимости емкостного датчика, если опорный сигнал на синхронный детектор будет заранее сдвинут на угол а (угол поворота системы координат, фиг. 1).

Предмет изобретения

Способ контроля качества материалов путем измерения на фиксированной частоте величины тока, протекающего через емкостной

0 датчик с исследуемым материалом, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности от измерения температуры материала, измеряется амплитуда протекающего через датчик тока, сдвинутого по фазе на

5 угол а по отношению к питающему датчик напряжению и по величине измеряемого тока определяют показатель качества исследуемого материала, причем

. 90° + arc,gl«,

где YP - значение удельной реактивной проводимости материала при 20°С; УО - значение удельной активной про5водимости материала при 20°С;

ар - температурный коэффициент реактивной проводимости; «я - температурный коэффициент активной проводимости.

4°

v-TJ

ic