Устройство для исследования поли-МЕРНыХ диэлЕКТРиКОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N27/22 

. . . . .

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для исследования диэлектрических свойств полимерных дизлектриков в процессе их фрикционного контак га с металлами и неметаллами.

Известные устройства способы для определения электрических и диэлектрических свойств как твердых диэллектриков, в том числе полимерньпс, так жидких и газообразных, содержащие дисковые и кольцевые электроды ГП

Известные устройства и споробы измерения электрических и диэлектрических параметров веществ обладают достаточной в каждом случае точностью и надежностью измерений, однако все они не предназначены для проведения измерений в условиях фрикционного контакта исследуемого полимерного диэлектрика с металлом или не металлом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

устройство, содержащее измерительный дисковый и кольцевой охранный электроды и размещенный между ними исследуемый материал. Для устранения краевого эффекта защитный электрод заземляется 12.

Недостатком данного устройства является невозможность его использования для проведения измерений в процессе фрикционного контакта. Кроме того, показания устройства недостаточно стабильны при испрльзовании его для исследования диэлектриков в процессе фрикционного контакта. Нестабильность показаний устройства является следствием градиента по радиусу скорости образца относительно измерительного электрода.

Цель изобретения - создание простого по конструкции и надежного в работе устройства, которое возволяет проводить измерение диэлектрических и электрических свойств полимерных

t диэлектриков с высокой точностью в процессе фрикционного контакта. Поставленная цель достигается тем, что известное устройство, содержащее измерительный дисковый и кольцевой охранный электроды, дополнительно содержит центральный дисковый охранный и охватывающий его кольцевой измерительный электро причем последний установлен с возможностью вращения относительно исследуемого образца. Ширину кольцевого измерительного электрода выбирают не более четверти диаметра центрального дискового /охранного электрода, т.е. В :$ т где В - ширина электрода, D - диаметр центрального дискового охранного электрода. Кроме того, на поверхность- кольцевого измерительного электрода может быть нанесен слой полимерного диэлектрика. На фиг. 1 приведено устройство, общий вид; на фиг. 2 - схема включе НИН. Предлагаемое устройство состоит из нижнего измерительного цилиндрического электрода 1, центрального дискового охранного электрода 2, охранного кольцевого электрода 3 и кольцевого измерительного электрода 4. Между электродами 3, 2, 4 и 1 ра мещается испытуемый полимерный диэлектрик в виде пленки 5. Электроды 1-3 являются неподвижными относител но друг друга и исследуемого полимерного диэлектрика. Электрод 4 вып нен в виде кольца и располагается между электродами 2 и 3. Все электроды выполнены с упругими элемента ми, обеспечивающими надежный контак ,с исследуемым образцом или могут соединяться друг с другом посредством резьбовых соединений. В случае, когда электроды 1-3 соединяются по резьбе, усилие сжатия пленочного об разца электродами 1-3 произвольное, а нагружение подвижного электрода 4 может регулироваться и изменяться Использование в устройстве измер тельного электрода в виде кольца, к торое вращается относительно исследуемого образца и остальных электро дов, позволяет устранить разброс по казаний из-за неравномерности толщины образцов и зазоров между электродами. Кроме того, фрикционное вз имодействие кольцевого измерительного электрода с образцами позволяет их притереть и устранить неплотное прилегание друг к другу. Все это позволяет повысить точность диэлектрических измерений. Геометрические размеры электродов 1 и 3 и суммарные размеры электродов 2 и 4 выбраны согласно ГОСТ 6433.4-71. Разделение верхнего измерительного цилиндрического электрода на два (неподвижный 2 и по 1вижный относительно исследуемогйполимерного диэлектрика 4) происходит следующим образом. Ширина электрода 4 определяется экспериментально так, чтобы зависимость электрических параметров всего устройства, например емкости, от ширины электрода 4 имела линейных характер. Экспериментально установлено что ширина электрода 4 в этом случае должна быть меньше или равна одной четверти от .радиуса электрода 2. При такой ширине электрода 4 зависимость емкости устройства от его ширины практически прямолинейна. Зазор; между электродами 3 и 4 равен зазору между электродами 4и2 ГОСТ 6433.4-71 Предлагаемое устройство содержит четыре электрода. В таком устройстве особенно важен вопрос о включении электродов в измерительную цепь. В предлагаемом устройстве подключение электродов 2 и 4 можно выполнять как одного измерительного электрода. Однако в такой схеме часть емкости, обусловленная электродом 4 и электродом 1, будет незначительной на фоне суммарной емкости электродов 3 4 и 1. Кроме тог.о, показания такой системы, содержащей один измерительный электрод, находящийся в движении относительно других электродов, будут крайне нестабильны из-за наводимых им переменных электромагнитных полей. В предлагаемой схеме подключения устройства электрод 2 заземлен. Таким образом, подвижный кольцевой измерительный электрод .извнутри и Снаружи окружен элек тродами, находящимися под нулевым потенциалом, что пззволяет повысить точность и стабильность измерений. Для расширения возможностей устройства предлагается нанесение полимерного покрытия на контактирующую поверхность фрикционно вэаимодействующего электрода 4. В этом случае возможно изучение диэлектрических и электрический явлений, происходя щих при фрикционном взаимодействии Устройство работает следующим образом. Электрод 1 с предварительно на несенным полимерным покрытием закрепляется через диэлектрическую . прокладку на валу двигателя или привода. Электроды 2 и 3 навинчиваются через диэлектрические перехо ники на электрод 1. Исследуемый полимерный диэлектрик 5 размещается между электродом 1 и электродами 2 и 3. Вся эта система приводится в движение. Затем сверху подается нагружающее устройство 6 с закрепленным на нем электродом 4, силоизм рительным устройством 7 и приводится во фрикционное взаимодействие с материалом покрытия 5, Предлагаемое устройство позволяет измерить диэлектрические и электрические характеристики полимерных диэлектриков с высокой точностью в процессе их фрикционного контакта с металлами и неметаллами и обладае более высокой стабильностью показаний. Формула изобретения 1. Устройство для исследования полимерных диэлектриков, содержащее измерительный дисковый и кольцевой охранный электрода и размещённый между ними исследуемый диэлектрик, отличающееся тем, что, с целью повышения точности диэлек.трических измерений, оно дoпoлниteльно снабжено центральным дисковым охранным и охватъюающим его кольцевым измерительщ-м длектродами, причем последний выполнен с возможностью вращения относительно исследуемого диэлектрика. 2.-Устройство по п. 1, о т Л и ч а ю щ е е с я тем, что ширина кольцевого измерительного электрода определяется из соотиошения: , где В - ширина электрода; D - диаметр центрального дискового охранного электрода. 3.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ё .с я ; тем, что на поверхность кольцевого электрода в месте трекйя нанесен слой полимерного диэлектрика. 1 , Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .1; Авторское свидетельство СССР № 258708, кл. G 01 N 27/22, 1968. 2. Авторское свидетельство СССР № 363027, кл. G 01 N 27/22, 1971 (прототип) .

- В

f

(риг. 2