Емкостной коаксиальный датчик

 

ЕМКОСТНЫЙ КОАКСИАЛЬНЫЙ ДАТ ЧИК для контроля диэлектрических свойств и состава сыпучих и рыхлых материалов, содержащий металлически кожух с установленными в нем цилиндрическими измерительными электродами , из которых наружный,заземленный , образует измерительную попость, а потенциальный электрод изолирован от кожуха и покрыт диэлектриком, отл и. чающийся тем, что, . с целью повышения точности измерений в условиях, моделирующих условия естественного залегания и чувствительности датчика, в измерительную полость введен металлический шток, выполняющий функции экрана и уплотнитель ного поршня, на боковой поверхности которого в кольцевой какавке установлено уплотнительное кольцо, а электроды установлены на диэлектри-ческом основании, в котором потену циальный электрод укреплен жестко, а наружный, заземленный, размещен в кольцевой проточке основания на упругой уплотнительной прокладке.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

y(5I) G О1 М 27/22 с

1 ° .г л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ вЂ” I

7 й

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3285073/18-25 (2:3 29.04.81 (46) 07.04.83. Бюл. 9 13 (73 Ю. Т. Власов, A A. Иванов, В. Г. Стеценко.,и С.Г.Арабидзе (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени горный институт им.Артема (53) 551.5оа.7(оав.а) . (56) 1. Радиоволновые методы исследования в гидрогеологии и инженерной геологии. N. "Недра", 1973, с.161.

2. Авторское свидетельство СССР

М 465608, кл. С 01 Ч 3/00, 1975 (прототип} . (54} (57) ЕИКОСТНЫЙ KOAKCNAJIbHbIA ДК Т ЧИ1(для контроля диэлектрических свойств и состава сыпучих н рыхлых материалов, содержащий металлический кожух с установленными в нем ци„„SU„„101 0532 А линдрическими измерительными электро-, дами, из которых наружный, заземленный, образует измерительную полость, а потенциаль ный электрод изолирован от кожуха и покрыт диэлектриком, отличающийся тем, что, с целью повыаения точности измерений в условиях, моделирующих условия естественного залегания и чувстиительности датчика, в измерительную полость введен металлический шток, выполняющий функции экрана и уплотнительного поршня, на боковой поверхности которого в кольцевой канавке установлено уплотнительное кольцо, а -электроды установлены на диэлектрическом основании, в котором потев- Е циальный электрод укреплен жестко, а наружный, заземленный, размещен в кольцевой проточке основания на упругой уплогнйгеланой прокладке.

1010532

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройст-, вам для контроля свойств и состава сыпучих и рыхлых материалов, и может быть использовано. для измерения электрических свойств поверхностного слоя грунтов.

Известен емкостный коаксиальный датчик, предназначенный для измерения электрических свойств горного массива в естественных условиях за- 1О легания, содержащий цилиндрические измерительные электроды, жестко закрепленные на диэлектрическом основа« нии. Наружный электрод заземлен, внутренний потенциальный 1 . 15

Однако этот датчик не позволяет проводить измерения в породах с большими диэлектрическими потерями и большой проводимостью, так как в этом случае при измерении получают завы.шенные значения измеряемых величин из-за возникающих между электродами больших токов проводимости. Кроме тогО, датчик нельзя применять в лабо- раторных условиях, так как при этом испытуемый материал контактирует с воздухом, влажность образца изменяется и снижается точность измерений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является емкостный коаксиальный датчик, содержащий металлический кожух с установленными в нем цилиндрическими измерительными электродами, из которых наружный, за- 35 земленн ай, образует измерительную полость, а потенциальный электрод изолирован от кожуха и покрыт диэлектриком (2 1.

Однако известное устройство име- 4р ет высокую начальную емкость, которая в виде постоянного слагаемого входит в измеряемую. Начальная емкость на два порядка превышает рабочую и шунтирует ее при измерениях. В резуль- 4g тате измерения производятся с большой погрешностью, а на высоких частотах их проводить трудно из-за возникающей высокой реактивной прово.димости. Кроме .того, точность проводимых измерений электрических свойств,: сйижается из-.за изменения влажности образца в результате контакта его с окружающей средой в процессе измерений. .Цель изобретения — повыаение точ- 55 ности измерений в условиях, моделирующих условиях соответственного залегания, и чувствительности датчика.

Цель достигается тем, что в емкостный коаксиальный датчик для конт-60 роля диэлектрических свойств и состава сыпучих и рыхлых материалов, содержащий металлический кожух с установленными в нем цилиндрическими измерительными электродами, из которых наружный, заземленный, образует измерительную полость, а потенциальный электрод изолирован от кожуха и покрыт диэлектриком, введен метал- лический шток, выполняющий функции экрана и уплотнительного поршня, на боковой поверхности которого в кольцевой канавке установлено уплотнительное кольцо, а электроды установлены на диэлектрическом основании, в котором потенциальный электрод укреплен жестко, а наружный, заземленный, размещен в кольцевой проточке основания на упругой уплотнительной прокладке.

Толщина диэлектрического покрытия на внутреннем потенциальном электроде не превышает 0,05г, где г радиус наружного заземленного электрода.

Введение штока, на боковой поверхности которого в кольцевой канавке установлено уплотнительное кольцо,,обеспечивает герметизацию полости от окружающей среды, что позволяет сохранить постоянной влажность образца.

В результате повышается точность измерения электрических свойств образца, зависящих от влажности. Кроме того, металлический шток экранирует объем полости, что снижает влияние помех внешних электрических полей и повышает чувствительность датчика.

Наличие штока позволяет также, изменяя давление на материал образца, получать зависимость электрических свойств от плотности.

Закрепление электродов на диэлектрическом основании, заземление наружного электрода и выполнение центрального,жестко закрепленного электрода потенциальным, позволяет снизить полную начальную ) емкость кон-. денсатора, шунтирующую рабочую емкость. Это объясняется тем, что при неизменном объеме измерительной полости площадь поверхности потенциаль ного электрода резко снижается.

В результате снижения начальной емкости конденсатора, которая входит постоянным слагающим в измеряемую величину и определяет ее порядок, повышается точность измерений и чувствительность устройства. Умень шение начальной емкости, кроме того, уменьшает реактивную проводимость датчика на высоких частотах, в результате чего появляется возможность измерять физические свойства и .на этих частотах, что необ" .ходимо для получения более полной информации об объекте исследований,:

Размещение наружного заземленного электрода в кольцевой проточке основания на упругой уплотнительной прокладке позволяет, герметизировать камеру, .а также получить обра-, зец с равномерным распределением плот3 1010532

Составитель A.Ïëàòîâà

Редактор Г.Безвершенко Техред И.Гайду Корректор И- Демчик

2479/33 Тираж 871 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений.и открытий

:113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб..д..4/5

Эаказ

Филиал ППП "Патент"., r. Ужгород, ул. Проектная. 4 ности по высоте измерительной полости, так как при перемещении што- . ка происходит перемещение внешнего электрода под действием трения и со стороны основания образец испытывает противодавление.

На чертеже изображен емкостный коаксиальный датчик, общий вид в разрезе.

Емкостный коаксиальный датчик состоит иэ полого цилиндрического 10 заземленного электрода 1 и потенциального электрода 2, выполненных из нержавеющей стали и закрепленных на диэлектрическом основании 3 из фторопласта. В измерительной полос- 5 ти 4 содержится металлический шток 5.l

В кольцевой канавке б на боковой поверхности шток@. 5 установлено резиновое уплотнительное кольцо 7.

Электрод 1 размещен в кольцевой про точке 8 основания 3 на -упругой уп- лотнительной прокладке 9 из резины.

Датчик работает следующим об-. разом.

В измерительную полость 4 помещают образцы, например грунт. Вводят в полость шток 5 и устанавливают датчик в рычажный пресс (не показан) для сообщения необходимого усилия штоку 5. Потенциальный электрод 2 подключают к измерителю добротности . конденсаторов ВИ-560 (не показан) и измеряют электрические. свойства образцов в диапазоне частот 50 — 35 Мгц.