Устройство для измерения электрических свойств полимерных композиций

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Зубко Денис Васильевич Зубко Василий Иванович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Устройство для контроля электрических свойств магнитных жидкостей, состоящее из двух плоских электродов, отличающееся тем, что дополнительно содержит микрометрическое устройство со встроенным микровинтом, соединенным с подвижным дисковым электродом, симметрично расположенным с неподвижным электродом, фторопластовые прокладки, основание и съемные контакты. Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, а именно к электрическим измерениям, и может быть использована для автоматического контроля электрических свойств пластинчатых полимерных композиций, электроизоляционных и 90012013.02.28 электропроводящих материалов, применяемых в высоковольтных и радиотелевизионных устройствах. 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 одинаковой силы прижатия и одинаковых условий прилегания электродов к поверхности материала. Наиболее близким по конструкции и принципу действия к заявляемому устройству является устройство 3, состоящее из накладного конденсатора, образованного двумя плоскими электродами, заполненного тонким слоем диэлектрика, толщина которого во много раз меньше расстояния между электродами, а поверх диэлектрика размещен плоский экран, потенциал которого равен нулю (экран заземлен). Устройство позволяет по измерению паразитной емкости накладного конденсатора вычислять его рабочую емкость по формуле(1) СР 1 - 2 ,где СР - рабочая емкость накладного измерительного конденсатора (пФ) 1 - емкость накладного измерительного конденсатора (пФ) без диэлектрической прокладки и заземленного экрана 2 - емкость накладного измерительного конденсатора (пФ) с диэлектрической прокладкой и заземленным экраном, то есть паразитная емкость накладного измерительного конденсатора. Основным недостатком данного устройств является низкая точность измерения диэлектрических свойств материалов, обусловленная необеспечением одинаковой силы прижатия и одинаковых условий прилегания электродов накладного конденсатора к поверхности материала, а также неучетом искажения электрических силовых линий на краях электродов. Погрешности, связанные с указанными факторами, никак не учитываются и,таким образом, вносят существенный вклад в точность измерения рабочей емкости накладного конденсатора. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности измерения электрических свойств пластинчатых полимерных композиций за счет обеспечения одинаковой силы прижатия и одинаковых условий прилегания электродов к поверхности пластины материла, а также учета искажения электрических силовых линий на краях электродов. Поставленная задача решается тем, что устройство для измерения электрических свойств полимерных композиций, состоящее из двух дисковых электродов, дополнительно содержит микрометрическое устройство со встроенным микровинтом, соединенным с подвижным дисковым электродом, симметрично расположенным с неподвижным электродом, фторопластовые прокладки, основание и съемные контакты. Технический результат достигается за счет того, что пластину из полимерной композиции помещают в центре плоскости неподвижного дискового электрода и вращением барабана винта микрометра приближают подвижный дисковый электрод к поверхности пластины материала до срабатывания трещотки, что обеспечивает однородное переменное электрическое поле, одинаковую силу прижатия и одинаковые условия прилегания дисковых электродов к поверхности пластины материла. В результате применения предлагаемого устройства становится возможным повысить точность измерения электрических свойств полимерных композиций за счет устранения влияния искажения силовых линий на краях дисковых электродов, обеспечения одинаковой силы прижатия и одинаковых условий прилегания электродов к поверхности пластины материала. Сущность полезной модели поясняется чертежом. 90012013.02.28 Устройство включает микрометрическое устройство со встроенным микровинтом (1),соединенным с подвижным дисковым электродом, симметрично расположенным с неподвижным электродом, рабочие поверхности которых отшлифованы, отполированы, хромированы и притерты друг к другу (2), фторопластовые прокладки (4), съемные контакты(5), основание (6). Устройство работает следующим образом. Пластину из полимерной композиции (3) помещают в центре на нижний неподвижный дисковый электрод (2). Вращением барабана винта микрометра (1) приближают верхний подвижный дисковый электрод (2) к поверхности пластины полимерной композиции (3) до срабатывания трещотки, затем отсчитывают его толщину по показанию микрометра. Цифровым прибором 7-12 на частоте 1 МГц измеряют электроемкость (2) и активную проводимость (2) конденсатора с пластиной из полимерной композиции. Вращением барабана винта микрометра поднимают верхний электрод и вынимают пластину, затем устанавливают показания микрометра, соответствующее показаниям толщины пластины,измеряют электроемкость конденсатора (1) и активную проводимость конденсатора (1). Электрические свойства (относительную диэлектрическуюя проницаемостьи тангенс угла диэлектрических потерьпластины из полимерной композиции вычисляют по формулам 211,,(3) 0 где 0 - рабочая емкость конденсатора 21 - электропроводимость стеклотекстолита- круговая (циклическая) частота. Рабочую емкость конденсатора (0) с учетом краевых эффектов электродов вычисляют по формуле 1 02 11 где 1 - относительная диэлектрическая проницаемость эталонной пластины из полистирола. Для определения рабочей емкости конденсатора целесообразно использовать эталонные пластины из полистирола (12,45) толщиной 110-3 210-3 310-3 410-3 510-3 710-3 и 1010-3 м. 2 и 1 - электроемкости конденсатора с пластиной полистирола различной толщины и без нее соответственно. Примеры реализации устройства для измерения электрических свойств пластинчатых полимерных композиций. Пример 1. Стеклотекстолит электротехнический листовой. Толщина пластины стеклотекстолита равна 3,010-3 м. Рабочая электроемкость конденсатора 02,06710-12 Ф. Электроемкость конденсатора С 213,1710-12 Ф с пластиной стеклотекстолита электроемкость 15,4710-12 Ф без пластины стеклотекстолита, электропроводимость конденсатора с пластиной стеклотекстолита 20,6310-6 см, электропроводимость конденсатора без пластины стеклотекстолита 10. Электрические свойства стеклотекстолита измерены прибором 7-12 на частоте 1 МГц относительная диэлектрическая проницаемость 4,725 тангенс угла диэлектрических потерь 0,0102. Относительная погрешность вычисления рабочей емкости дискового конденсатора (0), относительной диэлектрической проницаемостии тангенса угла диэлектрических потерьсоставляет 0,95 . 3 90012013.02.28 Пример 2. Стекловолокнистый пресс-материал. Толщина пластины равна 2,010-3 м. Рабочая электроемкость конденсатора 03,02810-12 Ф. Электроемкость конденсатора 17,8610-12 Ф с пластиной стеклотекстолита электроемкость 16,5510-12 Ф без пластины стеклотекстолита, электропроводимость конденсатора с пластиной стеклотекстолита 21,8106 см, электропроводимость конденсатора без пластины стеклотекстолита 10. Электрические свойства стеклотекстолита измерены прибором 7-12 на частоте 1 МГц Относительная диэлектрическая проницаемость 4,73 тангенс угла диэлектрических потерь 0,0181. Относительная погрешность вычисления рабочей емкости дискового конденсатора (0), относительной диэлектрической проницаемостии тангенса угла диэлектрических потерьсоставляет 0,85 . Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет существенно повысить точность измерения электрических свойств пластинчатых полимерных композиций за счет учета искажения электрических силовых линий на краях электродов, обеспечения одинаковой силы прижатия и одинаковых условий прилегания электродов к поверхности пластины материала. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4