Устройство для исследования электрофизических свойств растительных тканей
Полезная модель относится к области биофизики, в частности к лабораторным методам исследования электрофизических свойств природных растительных материалов, а именно к конструкциям измерительных сосудов и электродов. Устройство для исследования электрофизических свойств растительных тканей, содержащее диэлектрический термостатированный контейнер с крышкой, измерительную ячейку, капиллярные (инвазивные) электроды, измерительную цепь, сосуды с жидкостью.
Известен способ [Берлинер М.А. Измерения влажности. - М.: Энергия, 1973, с.52-54], заключающийся в осуществлении контакта с образцом с помощью четырех электродов, расположенных вдоль линии, на фиксированном расстоянии друг от друга. Через внешние электроды пропускают постоянный ток, а между внутренними измеряют напряжение, по которым определяют удельное объемное сопротивление материала и влажность. Устройство для осуществления способа выполнено в виде четырехзондового делителя напряжения.
Недостатком данных способа и устройства является низкая точность измерений вследствие зависимости электрического сопротивления пробы материала от пропускаемого тока, электроды должны быть удалены от всех поверхностей материала, кроме исследуемой, среда должна быть полубесконечной.
Известна измерительная ячейка для определения электропроводности почв (Неприн C.B., Чудновский А.Ф. Физика почвы. - М.: Изд-во «Наука». - 1967 - с.352-357.). Измерительная ячейка состоит из измерительного сосуда и двух электродов, подключенных к электрической цепи электроизмерительного прибора. Измерительный сосуд представляет собой емкость из диэлектрического материала с прямоугольным поперечным сечением, снабженной верхним и нижним основанием. Основания снабжены вышеназванными электродами в виде пластин прямоугольной формы, то есть с формой оснований. С целью улучшения контакта между частицами исследуемой почвы, а также между электродами и почвой, последнюю перед измерениями электропроводности уплотняют в сосуде.
Недостатки известной измерительной ячейки: низкая точность измерения, большая трудоемкость процесса измерения.
Известно устройство для измерения электропроводности грунтов (Патент РФ 
2044308, МПК G01N 27/22, опубл. в БИ 26, 1995 г.). Это устройство содержит корпус с дном и основание из диэлектрического материала, а также два питающих и два приемных электрода. Основание выполнено по форме дна корпуса с возможностью перемещения вдоль продольной оси корпуса. На дне корпуса закреплена полая ручка, через которую проходит шток, соединенный с диэлектрическим основанием, а в ручке размещена пружина, расположенная между дном корпуса и упором, жестко соединенным со штоком. При этом на диэлектрическом основании размещены один из питающих и два приемных электрода, а второй питающий электрод закреплен на боковой стенке корпуса.
Недостатки устройства по патенту 2044308: сложность конструкции, трудоемкость процесса измерения.
Из проведенного поиска прототипа предлагаемой конструкции непосредственно для исследования растительных тканей, не найдено. Принципиальным отличием предложенной модели, по сравнению с перечисленными выше, является схемотехническая реализация соответствующая поставленной задаче. Другим принципиальным отличием является использование капиллярных (инвазивных) электродов. Они позволяют варьировать влажностью растительной среды, что увеличивает степень информации о микрораспределениях электрических свойств и электрофизических характеристик внутри растительного объекта в широком диапазоне приложенных напряжений, не разрушая исследуемый объект.
Технической задачей заявляемой полезной модели является разработка устройства для исследования электрофизических свойств растительных тканей, зависящих от влажности, плотности, содержания белков, сахара и других компонентов и связанных с условиями роста и развития растений.
Технический результат, достигаемый в предлагаемом устройстве, состоит в установление корреляционных зависимостей между параметрами электрофизических свойств растительных тканей, позволяющий воздействовать изменением внешних условий на формирование требуемых характеристик объекта в определенных стадиях его развития.
Указанный технический результат достигается тем, что измерительная ячейка имеет капиллярные (инвазивные) микроэлектроды, через которые может подаваться требуемый для исследования раствор, из сосудов для жидкости, помещена в термостатированный контейнер, закрывающийся крышкой, и имеет измерительную цепь с плавно регулируемым питанием.
На Фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для исследования электрофизических свойств растительных тканей. На Фиг.2 фрагмент (А) Фигуры 1 - измерительная ячейка.
Позициями на фигурах обозначены: 1 - сосуд для жидкости; 2 - капиллярный (инвазивный) электрод; 3 - контейнер из диэлектрика с низким коэффициентом теплопроводности; 4 - крышка контейнера; 5 - исследуемый материал - зерно; 6 - измерительная ячейка из полимера; 7 - измерительная цепь.
Полезная модель работает следующим образом. В измерительной ячейке из полимера (6), находящейся внутри термостатированого контейнера (3), располагается образец материала - зерно (5). В него вводятся капиллярные электроды (2), соединенные с сосудами (1), содержащими жидкость. Электроды пропущены сквозь стеку контейнера (3) и ячейку (6). Контейнер закрывается крышкой (4). Через капилляры подается требуемый для исследования раствор. На электроды подается линейно регулируемое постоянное напряжение в диапазоне от 0 до 1500 вольт. Для регистрации показаний в измерительной цепи (7) включен микроамперметр и вольтметр.
Данное устройство позволяет регистрировать параметры электрофизических свойств растительных тканей, зависящих от влажности, плотности, содержания белков, сахара и других компонентов и связанных с условиями роста и развития растений.
Устройство для исследования электрофизических свойств растительных тканей, содержащее диэлектрический термостатированный контейнер с крышкой, измерительную ячейку, капиллярные (инвазивные) электроды, сосуды с жидкостью и измерительную цепь.
