Устройство для определения зависимости удельного электрического сопротивления жидких сред от частоты электрического поля

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАВИСИМОСТИ УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЖИДКИХ СРЕД ОТ ЧАСТОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Зубко Денис Васильевич Зубко Василий Иванович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Устройство для определения зависимости удельного электрического сопротивления жидких сред от частоты электрического поля, состоящее из двух пластинчатых электродов, съемных контактов, фторопластовой измерительной ячейки, симметрично установленной в центре между электродами, поперечное сечение которой в 20-25 раз меньше площади электродов, отличающееся тем, что дополнительно содержит цифровой измеритель иммитанса. 100662014.04.30 Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, а именно к электрическим измерениям, и может быть использована для автоматического определения зависимости удельного электрического сопротивления жидких сред от частоты электрического поля в различных областях промышленности. Известно устройство для контроля электрических свойств изоляционных жидкостей 1, содержащее измерительную ячейку из диэлектрического материала, пластинчатый и игольчатый электроды. Диагностика электроизоляционных жидкостей заключается в том,что исследуемая жидкость помещается в измерительную ячейку из диэлектрического материала, установленного на проводящем основании. В электроизоляционную жидкость помещается электрод игольчатой формы, на который подается высокое постоянное напряжение относительно проводящего основания для обеспечения в жидкости поляризации высокого напряжения, последующую регистрацию и анализ электрических сигналов высоковольтной деполяризации, появляющихся на электроде после снятия испытательного напряжения. При этом для чистых электроизоляционных жидкостей характерно плавное изменение кривой напряжения деполяризации, а для жидкостей, содержащих примеси,характерно появление скачков напряжения деполяризации, обусловленных внутренними разрядами зон высоковольтной поляризации. Известно микроконтроллерное устройство 2 для исследования диэлектрических свойств биологических объектов и изоляционных материалов, содержащее микроконтроллер, емкостной датчик, первый и второй резисторы и цифровой индикатор. Основными недостатками устройств 1, 2 являются низкая точность и узкий диапазон измерения электрических свойств биологических объектов и изоляционных материалов,обусловленные необеспечением однородного электрического поля в объеме контролируемых материалов и неучетом краевого эффекта электродов. Погрешности, связанные с указанными факторами, никак не учитываются и, таким образом, вносят существенный вклад в точность измерения электрических свойств жидких сред и диэлектриков. Наиболее близким по конструкции и принципу действия к заявляемому устройству является устройство для контроля электрических свойств жидких электролитов и диэлектриков 3, состоящее из двух пластинчатых электродов, фторопластовой измерительной ячейки, симметрично установленной в центре между электродами, поперечное сечение которой в 20-25 раз меньше площади электродов, рукоятки, ярма и съемных контактов. Основной недостаток данного устройства связан с невозможностью определения зависимости удельного электрического сопротивления жидких сред от частоты электрического поля. Погрешность, связанная с указанным фактором, никак не учитывается и, таким образом, вносит существенный вклад в точность определения удельного электрического сопротивления жидких сред. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности определения удельного электрического сопротивления жидких сред за счет контроля частоты электрического поля в диапазоне от 2102 до 2104 Гц, обеспечения однородного электрического поля в объеме контролируемых материалов и учета краевого эффекта электродов. Поставленная задача решается тем, что устройство для определения зависимости удельного электрического сопротивления жидких сред от частоты электрического поля,состоящее из двух пластинчатых электродов, съемных контактов, фторопластовой измерительной ячейки, симметрично установленной в центре между электродами, поперечное сечение которой в 20-25 раз меньше площади электродов, дополнительно содержит цифровой измеритель иммитанса. Технический результат достигается за счет контроля частоты электрического поля в диапазоне от 2102 до 2104 Гц, обеспечения однородного электрического поля в объеме контролируемых жидких сред и учета краевого эффекта электродов. В результате применения предлагаемого устройства становится возможным повысить точность определения удельного электрического сопротивления за счет контроля частоты 2 100662014.04.30 электрического поля в диапазоне от 2102 до 2104 Гц, обеспечения однородного электрического поля в объеме контролируемых жидких сред и учета краевого эффекта электродов. Сущность полезной модели поясняется фиг. 1, 2. На фиг. 1 схематично изображено устройство для определения зависимости удельного электрического сопротивления жидких сред от частоты электрического поля. На фиг. 2 приведен пример реализации устройства для определения зависимости удельного электрического сопротивления магнитной жидкости от частоты электрического поля при различном содержании дисперсной фазы в магнитной жидкости. Содержание дисперсной фазы в магнитной жидкости составляет 1 - 6,5 мас.2 - 11,2 мас.3 30 мас. . Устройство включает в себя два квадратных пластинчатых электрода 1 из нержавеющей стали, фторопластовую измерительную ячейку с жидкой средой либо диэлектриком 2,симметрично установленную в центре между пластинчатыми электродами, поперечное сечение которой в 20-25 раз меньше площади электродов, поверхности которых отшлифованы, отполированы, хромированы и притерты друг к другу, съемные контакты 3, 4 и цифровой измеритель иммитанса 5. Устройство работает следующим образом. Измерительную ячейку подключают к прибору 7-20 и измеряют активную электрическую проводимостьжидкой среды. Удельное электрическое сопротивление жидкой среды вычисляют по формуле где- удельное электрическое сопротивление жидкой среды, Омм- электропроводимость жидкой среды, Ом-1- расстояние между электродами, м- площадь электрода, м 2. Примеры реализации устройства для определения удельного электрического сопротивления магнитной жидкости на основе турбинного масла. Пример 1. Магнитная жидкость на основе турбинного масла. Температура магнитной жидкости 25 С 410-4 м 22010-3 м. Содержание дисперсной фазы в магнитной жидкости составляет 6,5 мас. . Измерения проведены на частоте 2102 Гц электропроводимость магнитной жидкости 4,7310-10 Ом-1 удельное электрическое сопротивление магнитной жидкости 42,3106 Омм. Пример 2. Магнитная жидкость на основе турбинного масла. Температура магнитной жидкости 25 С 410-4 м 22010-3 м. Содержание дисперсной фазы в магнитной жидкости составляет 6,5 мас. . Измерения проведены на частоте 2104 Гц электропроводимость магнитной жидкости 1,3310-9 Ом-1 удельное электрическое сопротивление магнитной жидкости 15106 Омм. Пример 3. Магнитная жидкость на основе турбинного масла. Температура магнитной жидкости 25 С 410-4 м 22010-3 м. Содержание дисперсной фазы в магнитной жидкости составляет 30 мас. . Измерения проведены на частоте 2102 Гц электропроводимость магнитной жидкости 2,2210-9 Ом-1 удельное электрическое сопротивление магнитной жидкости 9106 Омм. Пример 4. Магнитная жидкость на основе турбинного масла. Температура магнитной жидкости 25 С 410-4 м 22010-3 м. Содержание дисперсной фазы в магнитной жидкости составляет 30 мас. . Измерения проведены на частоте 2104 Гц электропроводимость 3 100662014.04.30 магнитной жидкости 210-8 Ом-1 удельное электрическое сопротивление магнитной жидкости 1106 Омм. Вычисленная погрешность определения удельного электрического сопротивления магнитной жидкости в зависимости от частоты электрического поля в диапазоне от 2102 до 2104 Гц составляет примерно 1,8(фиг. 2). Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет существенно повысить точность определения удельного электрического сопротивления за счет контроля содержания дисперсной фазы в жидких средах, обеспечения однородного электрического поля в объеме контролируемых материалов и учета краевого эффекта электродов в диапазоне частот электрического поля от 2102 до 2104 Гц. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4