Измерительная ячейка для исследования диэлектрических параметров образца
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения диэлектрических характеристик жидких или твердых образцов. Цель изобретения - повышение точности измерения при уменьшении габаритов - достигается за счет введения изолирующей шайбы 7, причем коаксиальный переход 1 выполнен ступенчатым , короткозамыкающий элемент 2 выполнен полым с возможностью подключения через штуцера 4 и 5 к источнику термостабилизирующей жидкости, а коаксиальный переход разъемно соединен с короткозамыкающим элементом и согласован . Кроме того, измерительная ячейка содержит высокочастотный разъем. 1 ил
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4751870/21 (22) 31.10.89 (46) 15,12,91. Бюл, ¹ 46 (71) Казанский институт биологии (72) Ю,Ф.Зуев, Ю,Д.Фельдман и Е.А.Полыгалов (53) 621.317(088.8) (56) Химия и химическая технология. Известия высших учебных заведений. — Том
XXVII. вып.1, 1984, с. 52. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОБРАЗЦА
„„SU „„1698831 А1 (я)5 G 01 R 27/26, G 01 N 22/00 (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения диэлектрических характеристик жидких или твердых образцов. Цель изобретения — повышение точности измерения при уменьшении габаритов — достигается за счет введения изолирующей шайбы 7, причем коаксиальный переход 1 выполнен ступенчатым, короткоэамыкающий элемент 2 выполнен полым с воэможностью подключения через штуцера 4 и 5 к источнику термостабилизирующей жидкости, а коаксиальный переход разъемно соединен с короткоэамыкающим элементом и согпасован, Кроме того, измерительная ячейка содержит высокочастотный разъем. 1 ил.
1698831
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения диэлектрических характеристик жидких или твердых образцов.
Цель изобретения — повышение точности измерения при уменьшении габаритов.
На чертеже изображена конструкция измерительной ячейки.
Измерительная ячейка для исследования диэлектрических параметров образца содержит коаксиальный переход 1, короткозамыкающий элемент 2, высокочастотный разъем 3, штуцера 4 и 5, термостабилизирующую жидкость 6, изолирующую шайбу 7.
Коаксиальный переход 1 выполнен ступенчатым, короткозамыкающий элемент 2 выполнен полым с воэможностью подключения через штуцера 4 и 5 к источнику термостабилизирующей жидкости, коаксиальный переход 1 разъемно соединен с короткозамыкающим элементом 2 и согласован.
Ячейка работает следующим образом.
Суть метода временной диэлектрической спектроскопии во всех его разновидностях заключается в регистрации искажений, которые претерпевают прямоугольный скачок напряжения при взаимодействии с диэлектрическим образцом, Для этого необходимо выполнить три измерения. Вначале изолирующую шайбу 7 удаляют и электроды ячейки (внутренний проводник коаксиального перехода и короткозамыкающий элемент 2) приводят в соприкосновение путем перемещения с помощью резьбового соединения коаксиального перехода 1 относительно короткозамыкающего. элемента 2, В этом положении снимается сигнал от короткозамыкающей ячейки. Затем изолирующую шайбу 7 ставят на место, электроды ячейки занимают свое рабочее положение, когда межэлектродное расстояние равно толщине шайбы, В этом положении регистрируется сигнал от пустой измерительной ячейки.
Затем коаксиальный переход снимается и пространство, ограниченное изолирующей шайбой 7, заполняется жидким или твердым диэлектриком. При измерении твердых диэлектриков необходимо из исследуемого материала изготовить диски, совпадающие по размерам с реальным измерительным конденсатором, Коаксиальный переход 1 помещают на место и регистрируют форму сигнала при взаимодействии скачка напряжения с. ячейкой, заполненной образцом.
Автоматизированная система измерения диэлектрических характеристик образцов во временной области, содержащая предлагаемую ячейку, основывается на принципах метода сосредоточенной емкости, Он прост в реализации, перекрывает широкий диапазон частот, позволяет измерять комплексную диэлектрическую прони5 цаемость E + (o) ) с достаточно высокой точностью. Метод сосредоточенной емкости является одной из немногих модификаций метода временной диэлектрической спектроскопии (ВДС), которая позволяет
10 получать информацию непосредственно во временной области в виде функции диэлектрического отклика p(t), однозначно свяэаннойс е (в) соотношением
q(t)=L (е "(S)/S) (1)
15 где L — символ оператора обратного преобразования Лапласа;
E *(S) — предельное значение E + (в ) при в- ае, $=у +I в, S — обобщенная комплексная частота.
20 В отличие от других модификаций метода ВДС в данном случае образец помещают на торце внутреннего проводника коаксиального перехода 1. Таким образом, ячейка с образцом представляет собой шунтирую25 щий конденсатор, подключенный к отрезку коаксиального перехода 1.
Расчет диэлектрических характеристик исследуемого образца осуществляют с помощью ЭВМ путем решения интегрального
З0 уравнения а() — Е С Хо"P(t)V(t )dt (2) Q(t) — заряд измерительного конденсатора с образцом;
V(t) — и риложен ное напряжение;
Z0 — характеристический импеданс коаксиального перехода;
C0 — емкость пустой измерительной ячейки, точка означает производную во времени.
Решение с помощью численных методов интегрального уравнения {2) позволяет получить информацию о диэлектрическом поведении исследуемого образца в виде функции диэлектрического отклика p (t).
Функция p(t). во-первых, сама по себе содержит всю информацию о диэлектрических свойствах исследуемого объекта и, во-вторых, в силу соотношения (1) позволяет рассчитать спектр комплексной диэлектрической проницаемости.
Разработанная система в основном ориентирована на исследование образцов биологического происхождения. Однако эта специфичность заключается лишь в незначительных особенностях;измерительные ячейки изготовлены под минимально возможное количество образца. поверхность
1698831
Составитель В.Федотов
Редактор М,Кобылянская Техред М.Моргентал Корректор С.Черни
Заказ 4394 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 ячеек изготовлена из инертного и твердого материала (титан). Этими же особенностями объектов обусловлен и диапазон рабочих температур (-30)-(+100 С). Эти требования являются полезными при исследовании са- 5 мых разнообразных диэлектриков, Погрешности измерения не превышают2 — 3,ь по я и !
3-5 пою", 10
В связи с тем, что в предлагаемой ячейке внутренний проводник коаксиального перехода подвижен относительно короткозамыкающего элемента, исключается возможность попадания измеряемого образца в коаксиальный переход при заполнении рабочего объема конденсатора, что обеспечивает точность измерений. Возможность подвода термостабилизирующей жидкости в короткозамыкающем элементе, контактирующем непосредственно с .измеряемым
1 образцом, обеспечивает эффективность и точность измерений и компактность (не громоздкость) ячейки, Формула изобретения
Измерительная ячейка для исследования диэлектрических параметров образца, содержащая коаксиальный переход, короткозамыкающий элемент, высокочастотный разъем, штуцера, термостабилизирующую жидкость, о тл и ч а ю ща я с я тем, что, с целью повышения точности измерения при уменьшении габаритов, в него введена изо.лирующая шайба, коаксиальный переход выполнен ступенчатым, короткозамыкающий элемент выполнен полым с возможностью подключения через штуцеры к источнику термостабилизирующей жидкости, коаксиальный переход разъемно соединен с короткозамыкающим элементом и согласован.
