Емкостной коаксиальный датчик

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК Ш 6 О й 2722 1 .г ООПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯАВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а Трудов институт й ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(71) Днепропетровский орденого Красного Знамени горный им.Артема(5 б) 1. Радиоволновые методы исследования в гидрогеологии и инженерной геологии. И., "Недра", 1973, с.161.2, Авторское свидетельство СССР М 465 б 08,. кл. С О Ч 3/00, 1975 (прототип) .(54) (57) ЕЕуЕКОСТНЫЙ КОАКСИАПЬНЫЙ ДАТЧИ 1( для контроля диэлектрических свойств и состава сыпучих н рыхлых материалов, содержащий металлический кожух с установленными в нем ци,ЯО 1010532 А линдрическими измерительными электро-, дами, из которых наружный, заземленный,образует измерительную полость, а потенциальный электрод изолирован от кожуха и покрыт диэлектриком, о т л и.ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повнения точности измерений в условиях, моделирующих условия естественного залегания и чувстиительностидатчика, 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 уплогнйгельной прокладке, 1010532Изобретение 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 5 слоя грунтов.Известен емкостный коаксиальный датчик, предназначенный для измере" ния электрических свойств горного массива в естественных условиях за О легания, содержащий цилиндрические измерительные электроды, жестко закрепленные на диэлектрическом основа нии. Наружный электрод заземлен, внут. реннийпотенциальныйГ 1. 15Однако этот датчик не пбзволяет 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 лабораторных 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 земленнчй, образует измерительную полость, а потенциальный электрод изолирован от кожуха и покрыт диэлектриком 2 1.Однако известное устройство име 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 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 ности измерений в условиях, моделирующих условиях соответственного залегания, и чувствительности датчика.Цель достигается тем, что в емкостный коаксиальный датчик для конт.роля диэлектрических свойств и состава сыпучих и рыхлых материалов, содержащий металлический кожух с установленными в нем цилиндрическими измерительными электродами, из кото рых 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 кольце. вой 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 0,05 г , 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 полнуюначальную ) 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 камеруа также получить обра-, зец с равномерным распределением плот3 1010532 Составитель А.ПлатоваРедактор Г.Безвершенко Техред И.Гайду Корректор И. Демчик 2479/33 Тираж 871 ПодписноеВНИИНИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений .и открытий113035, Иосква, Ж, Раушская наб.,д. 4/5 Эаказ Филиал ППП "Патентф., г. 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.5На чертеже изображен емкостный коаксиальный датчик, общий вид в разрезе.Емкостный коаксиальный датчик состоит иэ полого цилиндрического 10 заземленного электрода 1 и потенциальногоэлектрода 2, выполненных из нержавеющей стали и закрепленных на диэлектрическом основании 3 из фторопласта. В измерительной полос ти 4 содержится металлический шток 5.l В кольцевой канавке б на боковой поверхности шток 6. 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 образом.В измерительную полость 4 помещают образцы, например грунт, Вводятв 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 В 11-560 (не показан) и измеряют электрические. свойства образцов в диапазоне частот 50 - 35 Мгц.