Устройство для определения зависимости относительной диэлектрической проницаемости композиционных материалов от отношения наполнителя к связующему

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАВИСИМОСТИ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ОТ ОТНОШЕНИЯ НАПОЛНИТЕЛЯ К СВЯЗУЮЩЕМУ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Зубко Денис Васильевич Зубко Василий Иванович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Устройство для определения зависимости относительной диэлектрической проницаемости композиционных материалов от отношения наполнителя к связующему, 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. 103382014.10.30 Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, а именно к электрическим измерениям, и может быть использована для автоматического определения зависимости относительной диэлектрической проницаемости композиционных материалов от отношения наполнителя к связующему 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 определения зависимости относительной диэлектрической проницаемости композиционных материалов от отношения наполнителя к связующему. Погрешность, связанная с указанным фактором,никак не учитывается и, таким образом, вносит существенный вклад в точность определения относительной диэлектрической проницаемости композиционных материалов. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности и расширение диапазона определения относительной диэлектрической проницаемости композиционных материалов за счет контроля отношения наполнителя к связующему в интервале от 3 до 0,33, обеспечения однородного электрического поля в объеме композиционного материала в диапазоне частот от 102 до 106 Гц, одинаковой силы прижатия и одинаковых условий прилегания электродов к поверхности материала. Поставленная задача решается тем, что устройство для определения зависимости относительной диэлектрической проницаемости 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 отношения наполнителя к связующему в композиционном материале в интервале от 3 до 0,33, обеспечения однородного электрического поля в объеме композиционного материала в диапазоне частот от 102 до 106 Гц, одинаковой силы прижатия и одинаковых условий прилегания электродов к поверхности материала. В результате применения предлагаемого устройства становится возможным повысить точность и расширить диапазон определения относительной диэлектрической проницаемости композиционных материалов за счет контроля отношения наполнителя к связующему в интервале от 3 до 0,33, обеспечения однородного электрического поля в объеме композиционного материала в диапазоне частот от 102 до 106 Гц, 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 относительной диэлектрической проницаемости композиционных материалов от отношения наполнителя к связующему. 2 103382014.10.30 На фиг. 2 приведен пример реализации устройства для определения зависимости относительной диэлектрической проницаемости композиционного материала от отношения резиновой крошки РК к вторичному полиэтилену ВПЭ в интервале от 3 до 0,33 при различных частотах электрического полякривая 7 -102 Гц, кривая 8 -103 Гц, кривая 9 -104 Гц, кривая 10 -106 Гц. 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 7-20. 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 электроемкость ячейки 2 и 1 с пластиной и без нее соответственно. Относительная диэлектрическая проницаемость композиционного материала вычисляется по формуле 11,2(1) 0 где 2, 1 - электроемкость ячейки с пластиной и без нее, соответственно 0 - рабочая емкость ячейки. Рабочая емкость ячейки 0 с учетом краевого эффекта электрического поля в диапазоне частот 102-106 Гц вычисляется по формуле 2 01 где 1 и 2 - измеренные емкости рабочего объема ячейки с двумя эталонными пластинами соответственно 1 и 2 - известные диэлектрические проницаемости двух эталонных пластин соответственно. Примеры реализации устройства для определения относительной диэлектрической проницаемости композиционных материалов на основе вторичного полиэтилена. Пример 1. Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена Т 20 С 102 Гц отношение РК/ВПЭ 3 01,9810-12 Ф 210710-12 Ф 15,3410-12 Ф 52,3. Пример 2. Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена Т 20 С 102 Гц отношение РК/ВПЭ 0,33. Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1.3,96. Пример 3. Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена Т 20 С 103 Гц отношение РК/ВПЭ 3. Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1.30,34. Пример 4. Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена Т 20 С 103 Гц отношение РК/ВПЭ 0,33. Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1.3,89. 103382014.10.30 Пример 5. Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена Т 20 С 104 Гц отношение РК/ВПЭ 3. Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1.20,42. Пример 6. Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена Т 20 С 104 Гц отношение РК/ВПЭ 0,33. Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1.3,80. Пример 7. Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена Т 20 С 106 Гц отношение РК/ВПЭ 3. Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1.11,34. Пример 8. Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена Т 20 С 106 Гц отношение РК/ВПЭ 0,33. Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1.3,53. Вычисленная погрешность определения относительной диэлектрической проницаемости композиционного материала на основе вторичного полиэтилена составляет примерно 1,5 . Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет существенно повысить точность и расширить диапазон определения относительной диэлектрической проницаемости композиционного материала за счет контроля отношения наполнителя к связующему в интервале от 3 до 0,33, обеспечения однородного электрического поля в объеме композиционного материала в диапазоне частот 102-106 Гц, одинаковой силы прижатия и одинаковых условий прилегания электродов к поверхности материала. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4