Устройство для контроля температурной зависимости электрических свойств полимерных композиций

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ 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 температурной зависимости электрических свойств полимерных композиций, содержащее микрометрическое устройство со встроенным микровинтом, соединенным с подвижным дисковым электродом, симметрично расположенным с неподвижным электродом, съемные контакты, отличающееся тем, что дополнительно содержит микрохолодильник, рабочий стакан микрохолодильника, термопару хромелькопель, цифровой вольтметр, нуль-термостат, коммутирующее устройство, источник постоянного тока, цифровой измеритель иммитанса. Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, а именно к электрическим измерениям, и может быть использована для автоматического контроля темпе 97132013.12.30 ратурной зависимости электрических свойств полимерных композиций 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 одинаковой силы прижатия, одинаковых условий прилегания электродов к поверхности материала,невозможностью контроля температурной зависимости электрических свойств полимерных композиций. Наиболее близким по конструкции и принципу действия к заявляемому устройству является устройство контроля электрических свойств полимерных композиций 3, содержащее микрометрическое устройство со встроенным микровинтом, соединенным с подвижным дисковым электродом, симметрично расположенным с неподвижным электродом, фторопластовые прокладки, основание и съемные контакты. Основным недостатком данного устройства является относительно низкая точность измерения электрических параметров, обусловленная неучетом контроля температурной зависимости электрических свойств полимерных композиций. Погрешности, связанные с указанным температурным фактором, никак не учитываются и, таким образом, вносят существенный вклад в точность измерения электрических свойств полимерных материалов. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности измерений электрических свойств полимерных композиций за счет обеспечения контроля температуры полимерных композиций в интервале от 25 до 40 С в диапазоне частот до 1 МГц. Поставленная задача решается тем, что устройство для контроля температурной зависимости электрических свойств полимерных композиций, включающее микрометрическое устройство со встроенным микровинтом, соединенным с подвижным дисковым электродом, симметрично расположенным с неподвижным электродом, съемные контакты, дополнительно содержит микрохолодильник, 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 для контроля температуры полимерной композиции использованы микрохолодильник, рабочий стакан микрохолодильника, термопара хромель-копель, нуль-термостат, цифровой вольтметр, источник постоянного тока, коммутирующее устройство и цифровой измеритель иммитанса. В результате применения предлагаемого устройства становится возможным повысить точность измерения электрических свойств полимерных композиций за счет обеспечения контроля температуры в полимерной композиции в интервале от 25 до 40 С в диапазоне частот до 1 МГц. Сущность полезной модели поясняется фигурой. Устройство включает микрометрическое устройство со встроенным микровинтом 1,соединенным с подвижным дисковым электродом, симметрично расположенным с неподвижным электродом 2, рабочие поверхности которых отшлифованы, отполированы, хромированы и притерты друг к другу, полимерную композицию 3, установленную в центре между дисковыми электродами, съемные контакты 4, 5, микрохолодильник 6, рабочий стакан микрохолодильника 7, термопару хромель-копель 8, цифровой вольтметр 9, нультермостат 10, коммутирующее устройство 11, источник постоянного тока 12, цифровой измеритель иммитанса 13. Устройство работает следующим образом. Пластину из полимерной композиции помещают в центре между дисковыми электродами. Вращением барабана винта микрометрического устройства приближают верхний подвижный дисковый электрод к поверхности пластины полимерной композиции до сра2 97132013.12.30 батывания трещотки, затем отсчитывают его толщину по показанию микрометра и помещают устройство в рабочий стакан микрохолодильника, контроль температуры в рабочем стакане производится с помощью термопары хромель-копель, нуль-термостата и цифрового вольтметра, расход проточной воды через микрохолодильник устанавливают 50 л/ч,режим охлаждения или нагревания в объеме рабочего стакана производится за счет изменения полярности источника постоянного тока посредством коммутирующего устройства. Цифровым прибором(модель 4270) на частоте 1 МГц измеряют электроемкость (2) и активную проводимость (2) пластины из полимерной композиции, помещенной между дисковыми электродами, образующими конденсатор. Вращением барабана винта микрометра поднимают верхний электрод и вынимают пластину, затем устанавливают показания микрометра, соответствующие показаниям толщины пластины, измеряют электроемкость (1) и активную проводимость (1). Рабочую емкость конденсатора (0) с учетом краевых эффектов электродов вычисляют по формуле 1 02,(1) 1 1 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. С помощью измерителяиммитанса (модель 4270) измеряют электроемкость (1 и активную электрическую проводимость (1) конденсатора без полимерной композиции. Измеряют электроемкость (2) и активную электропроводимость (2) конденсатора с полимерной композицией. Относительную диэлектрическую проницаемость -и тангенс угла диэлектрических потерьполимерной композиции вычисляют по формулам,(3)0 где 0 - рабочая емкость конденсатора 2- электропроводимость полимерной композиции- круговая (циклическая) частота. Примеры реализации устройства для измерения электрических свойств полимерных композиций. Пример 1. Температура гранулированного стеклотекстолита 25 С. Толщина пластины стеклотекстолита равна 2,06510-3 м. Рабочая электроемкость конденсатора 03,02810-12 Ф электроемкость конденсатора со стеклотекстолитом 217,8610-12 Ф электроемкость конденсатора без стеклотекстолита 16,55610-12 Ф. Электропроводимость конденсатора с стеклотекстолитом 21,8 мкСм электропроводимость конденсатора без стеклотекстолита 20,03 мкСм электроемкость и электропроводимость конденсатора со стеклотекстолитом и без него измерены на частоте электрического поля 1 МГц. Относительная диэлектрическая проницаемость композиции 4,73 тангенс угла диэлектрических потерь 0,0181. 97132013.12.30 Пример 2. Температура гранулированного стеклотекстолита 40 С. Толщина пластины стеклотекстолита равна 2,06510-3 м. Рабочая электроемкость конденсатора 03,02810-12 Ф. Процедура измерения далее, как в примере 1. Относительная диэлектрическая проницаемость стеклотекстолита 4,95 тангенс угла диэлектрических потерь стеклотекстолита 0,019. Пример 3. Температура полимерной композиции 25 С связующее - вторичный полиэтилен(ВПЭ) наполнитель - резиновая крошка (РК) отношение РК/ВПЭ 1. Толщина пластины композиции равна 2,06510-3 м. Рабочая электроемкость конденсатора 03,02810-12 Ф. Процедура измерения далее, как в примере 1. Относительная диэлектрическая проницаемость композиции 9,45 тангенс угла диэлектрических потерь композиции 0,0077. Пример 4. Температура полимерной композиции 40 С связующее - вторичный полиэтилен(ВПЭ) наполнитель - резиновая крошка (РК) отношение РК/ВПЭ 1. Толщина пластины композиции равна 2,06510-3 м. Рабочая электроемкость конденсатора 03,02810-12 Ф. Процедура измерения далее, как в примере 1. Относительная диэлектрическая проницаемость композиции 9,85 тангенс угла диэлектрических потерь композиции 0,0097. Вычисленная погрешность рабочей электроемкости измерительной ячейки (0), относительной диэлектрической проницаемостии тангенса угла диэлектрических потерь полимерных композиций для примеров 1-4 составляет примерно 0,75 . Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет существенно повысить точность измерений электрических свойств полимерных композиций за счет обеспечения контроля температуры полимерной композиции в интервале от 25 до 40 С в диапазоне частот электрического поля до 1 МГц. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.