Устройство для определения зависимости удельного электрического сопротивления композиционных материалов от частоты электрического поля

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАВИСИМОСТИ УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 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 композиционных материалов от частоты электрического поля, состоящее из двух дисковых электродов, микрометрического устройства с встроенным микровинтом, соединенным с подвижным дисковым электродом, симметрично расположенным с неподвижным электродом, съемных контактов, отличающееся тем, что дополнительно содержит цифровой измеритель иммитанса. 103302014.10.30 Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, а именно к электрическим измерениям, и может быть использована для автоматического определения зависимости удельного электрического сопротивления композиционных материалов от частоты электрического поля в различных областях промышленности. Известны устройства для контроля диэлектрических свойств материалов 1, 2, содержащие высокопотенциальные электроды, переключаемый и низкопотенциальный электроды, которые закреплены на изоляционном основании, служащем одновременно рукояткой конденсатора. Основным недостатком этих устройств является низкая точность измерения диэлектрических свойств материалов, связанная с необеспечением однородного постоянного электрического поля в объеме контролируемого материала, одинаковой силы прижатия и одинаковых условий прилегания электродов к поверхности материала. Наиболее близким по конструкции и принципу действия к заявляемому устройству является устройство для измерения электрических свойств полимерных композиций 3,состоящее из двух дисковых электродов, микрометрического устройства с встроенным микровинтом, соединенным с подвижным дисковым электродом, симметрично расположенным с неподвижным электродом, фторопластовой прокладки, основания и съемных контактов. Основной недостаток данного устройства связан с невозможностью контроля удельного электрического сопротивления композиционных материалов от частоты электрического поля. Погрешность, связанная с указанным фактором, никак не учитывается и,таким образом, вносит существенный вклад в точность определения удельного электрического сопротивления композиционных материалов от частоты электрического поля. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности и расширение диапазона определения удельного электрического сопротивления композиционных материалов за счет контроля частоты электрического поля в интервале частот 102-106 Гц, обеспечения однородного электрического поля в объеме композиционного материала,одинаковой силы прижатия и одинаковых условий прилегания электродов к поверхности материала. Поставленная задача решается тем, что устройство для определения зависимости удельного электрического сопротивления композиционных материалов, состоящее из двух дисковых электродов, микрометрического устройства с встроенным микровинтом,соединенным с подвижным дисковым электродом, симметрично расположенным с неподвижным электродом, съемных контактов, дополнительно содержит цифровой измеритель иммитанса. Технический результат достигается за счет контроля частоты электрического поля,обеспечения однородного электрического поля в объеме композиционного материала,одинаковой силы прижатия и одинаковых условий прилегания электродов к поверхности материала. В результате применения предлагаемого устройства становится возможным повысить точность и расширить диапазон определения удельного электрического сопротивления композиционного материала за счет контроля частоты электрического поля в интервале частот 102-106 Гц, обеспечения однородного электрического поля в объеме композиционного материала, одинаковой силы прижатия и одинаковых условий прилегания электродов к поверхности материала. Сущность полезной модели поясняется фиг. 1, 2. На фиг. 1 схематично изображено устройство для определения зависимости удельного электрического сопротивления композиционных материалов от частоты электрического поля. На фиг. 2 приведен пример реализации устройства для определения зависимости удельного электрического сопротивления композиционного материала на основе вторич 2 103302014.10.30 ного полиэтилена от частоты электрического поля при различных отношениях резиновой крошки РК к вторичному полиэтилену ВПЭ кривая 7 - РК/ВПЭ 0,33, кривая 8 РК/ВПЭ 1, кривая 9 - РК/ВПЭ 3. Устройство включает в себя микрометрическое устройство с встроенным микровинтом 1, соединенным с подвижным верхним дисковым электродом 2, симметрично расположенным с неподвижным нижним электродом 2, рабочие поверхности которых отшлифованы, отполированы, хромированы и притерты друг к другу, композиционный материал 3, съемные контакты 4, 5 устройства и цифровой измеритель 6 иммитанса. Устройство работает следующим образом. Пластину из композиционного материала 3 помещают в центре на нижний неподвижный дисковый электрод 2. Вращением микровинта 1 приближают верхний подвижный дисковый электрод 2 к поверхности пластины материала 3 до срабатывания трещотки. Цифровой измеритель 6 иммитанса 7-20 подсоединяют к съемным контактам 4, 5 устройства и измеряют электропроводимостькомпозиционного материала. Удельное электрическое сопротивление композиционного материала вычисляется по формуле,(1)где- удельное электрическое сопротивление композиционного материала, Оммэлектропроводимость композиционного материала, Ом-1,- расстояние между дисковыми электродами, м- площадь дискового электрода, м 2. Примеры реализации устройства для определения удельного электрического сопротивления композиционного материала на основе вторичного полиэтилена. Пример 1. Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена Т 20 С 102 Гц 7,06510-4 м 2310-3 м отношение РК/ВПЭ 0,331,1210-10 Ом-12,1109 Омм. Пример 2. Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена Т 20 С 106 Гц 7,06510-4 м 2310-3 м отношение РК/ВПЭ 0,33. Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1,1,53105 Омм. Пример 3. Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена Т 20 С 102 Гц 7,06510-4 м 2310-3 м отношение РК/ВПЭ 1. Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1,1,75108 Омм. Пример 4. Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена Т 20 С 106 Гц 7,06510-4 м 2310-3 м отношение РК/ВПЭ 1. Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1,2,95104 Омм. Пример 5. Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена Т 20 С 102 Гц 7,06510-4 м 2310-3 м отношение РК/ВПЭ 3. Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1,4,68106 Омм. Пример 6. Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена Т 20 С 106 Гц 7,06510-4 м 2310-3 м 3 103302014.10.30 отношение РК/ВПЭ 3. Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1,8,47103 Омм. Вычисленная погрешность определения удельного электрического сопротивления композиционного материала на основе вторичного полиэтилена составляет примерно 1,7 . Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет существенно повысить точность и расширить диапазон определения удельного электрического сопротивления композиционного материала в интервале частот 102-106 Гц, обеспечить однородное электрическое поле в объеме композиционного материала, одинаковую силу прижатия и одинаковые условия прилегания электродов к поверхности материала. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4