Устройство для контроля температурной зависимости электрических свойств жидких сред

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКИХ СРЕД(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Зубко Денис Васильевич Зубко Василий Иванович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Устройство для контроля температурной зависимости электрических свойств жидких сред, состоящее из цилиндрического датчика, образованного двумя цилиндрическими электродами с электрическими выводами, отличающееся тем, что дополнительно содержит два фторопластовых кольца, симметрично установленных вдоль оси цилиндрических электродов на расстоянии не менее 15-20 мм от начала и конца электродов, рабочий стакан микрохолодильника, термопару хромель-копель, нуль-термостат, цифровой вольтметр, источник постоянного тока, коммутирующее устройство и цифровой измеритель иммитанса. Фиг. 1 Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, а именно к электрическим измерениям, и может быть использована для автоматического контроля температурной зависимости электрических свойств жидких сред в различных областях промышленности. Известно устройство для измерения удельной электрической проводимости жидких сред 1, содержащее диэлектрическую трубку с расположенными в ней дисковым и коль 93142013.06.30 цевым электродами, диэлектрическую прокладку, расположенную вблизи дискового электрода и образующую вместе с диэлектрической трубкой стакан, регистратор напряжения,включенный между дисковым и кольцевым электродами, подключенными к дисковому электроду и последовательно соединенные регистратор тока и переменный резистор. Известно устройство 2, содержащее кондуктометрический датчик, представляющий участок цилиндрического трубопровода, изготовленного из любого материала, и пары проволочных электродов, расположенных внутри потока на определенном расстоянии от стенок и симметрично оси канала. Основным недостатком этих устройств является невозможность контроля температурной зависимости электрических свойств жидких сред, низкая точность измерения электрических параметров, связанная с необеспечением однородного электрического поля в объеме контролируемой жидкости и неучетом краевого эффекта электродов. Наиболее близким по конструкции и принципу действия к заявляемому устройству является датчик контроля электропроводности жидких диэлектриков 3, который содержит два коаксиально расположенных цилиндрических электрода, высоковольтный и измерительный с электрическими выводами, помещенных в корпус с отверстиями входа и выхода исследуемой жидкости. Корпус выполнен в виде полого металлического заземленного резервуара с электроизолирующим покрытием на внутренней поверхности и двумя крышками с цилиндрическими выступами на внутренней стороне, входящими в области концевых частей измерительного и высоковольтного электродов в промежуток между ними и отделенными от электродов изоляционными прокладками, при этом каждая крышка выполнена с одним из указанных отверстий. Основным недостатком данного устройства является невозможность контроля температурной зависимости электрических свойств жидких сред, низкая точность измерения электрических параметров, обусловленная необеспечением однородного электрического поля в объеме контролируемого жидкого диэлектрика и неучетом краевого эффекта электродов. Погрешности, связанные с указанными факторами, никак не учитываются и, таким образом, вносят существенный вклад в точность измерения электропроводности контролируемых жидких сред. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности измерения электрических параметров жидких сред за счет обеспечения однородного электрического поля в объеме контролируемой жидкости и учета краевого эффекта электродов в диапазоне частот 50 Гц-1 МГц. Поставленная задача решается тем, что устройство для контроля температурной зависимости электрических свойств жидких сред, состоящее из цилиндрического датчика, образованного двумя цилиндрическими электродами с электрическими выводами, дополнительно содержит два фторопластовых кольца, симметрично установленных вдоль оси цилиндрических электродов на расстоянии не менее 15-20 мм от начала и конца электродов,рабочий стакан микрохолодильника, термопару хромель-копель, нуль-термостат, цифровой вольтметр, источник постоянного тока, коммутирующее устройство и цифровой измеритель иммитанса. Технический результат достигается за счет того, что два фторопластовых цилиндрических кольца, симметрично установленных вдоль оси цилиндрического датчика на расстоянии не менее 15-20 мм от начала и конца цилиндрических электродов, обеспечивают однородное электрическое поле в объеме контролируемой жидкой среды в диапазоне 50 Гц - 1 МГц. При уменьшении расстояния от начала и конца цилиндрических электродов, на которые устанавливают фторопластовые кольца, не обеспечивается однородное электрическое поле в объеме контролируемого жидкой среды вследствие влияния краевого эффекта электродов в диапазоне 50 Гц - 1 МГц. Увеличение расстояния от начала и конца электродов является нецелесообразным. В результате применения предлагаемого устройства становится возможным повысить точность измерения электрических параметров жидких сред за счет обеспечения однород 2 93142013.06.30 ного электрического поля в объеме контролируемой жидкой среды и учета краевого эффекта электродов в диапазоне частот 50 Гц-1 МГц. Геометрическая емкость измерительной ячейки (0) с учетом краевого эффекта электрического поля в диапазоне частот 50 Гц-1 МГц вычисляется по формуле 2 01,12 где 1 и 2 - измеренные емкости рабочего объема ячейки с эталонными жидкостями соответственно 1 и 2 - известные диэлектрические проницаемости эталонных жидкостей соответственно. Сущность полезной модели поясняется фиг. 1-3. На фиг. 1 схематично изображено устройство для контроля температурной зависимости электрических свойств жидких сред. На фиг. 2 приведен пример реализации устройства для контроля температурной зависимости относительной диэлектрической проницаемости магнитной жидкости на основе турбинного масла для различных частот электрического тока. На фиг. 3 приведен пример реализации устройства для контроля температурной зависимости удельного электрического сопротивления магнитной жидкости на основе турбинного масла для различных частот электрического тока. Устройство включает в себя цилиндрический датчик (1), образованный двумя цилиндрическими электродами с электрическими выводами (2, 3), изготовленными из нержавеющей стали, два фторопластовых кольца (4, 6), поверхности которых отшлифованы, отполированы и притерты друг к другу, рабочий стакан микрохолодильника (5), термопару хромель-копель (7), цифровой вольтметр (8), нуль-термостат (9), коммутирующее устройство(10), источник постоянного тока (11), цифровой измеритель иммитанса (12). Устройство работает следующим образом. Цилиндрический датчик, заполненный жидкой средой, помещают в рабочий стакан микрохолодильника (модель ТЛМ), контроль температуры в ячейке с жидкой средой производится с помощью термопары хромель-копель (ХК), нуль-термостата (модель 9101) и цифровоговольтметра (модель 559), расход проточной воды через микрохолодильник устанавливают 50 л/час, режим охлаждения или нагревания датчика с жидкой средой осуществляется за счет изменения полярности источника постоянного тока посредством коммутирующего устройства, электрические свойства жидкой среды измеряются с помощью цифрового измерителяиммитанса (модель 4270). Вычисленная погрешность относительной диэлектрической проницаемостии удельного электрического сопротивлениямагнитной жидкости на основе турбинного масла составляют примерно 0,85 . Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет существенно повысить точность измерения электрических свойств жидких сред за счет обеспечения однородного электрического поля в объеме контролируемых жидких сред и учета краевого эффекта электродов в диапазоне частот 50 Гц-1 МГц. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4