Устройство для контроля электрических параметров жидкости

СОЮЗ СОВЕТСКИХш,умлюмюажжРЕСПУБЛИК ЯО ,1 О 9655 А ЗВ) 6 01 И 27/22 и"ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПМЙ(56) 1. Эме Ф. Диэлектрические измерения. М "Химия", 1967, с.68.2. Авторское свидетельство СССР 9855472, кл. Ц 011 Ч 27/22, 1977 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКОСТИ,содержащее магнит с полюсными наконечниками, между которыми установлена с возможностью поворота ячейкас охранным и двумя параллельно расположенными измерительными электродами, образующими измерительную камеру, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью упрощения конструкциии повьппения точности измерений,охранный и один из измерительныхэлектродов выполнены в виде слоевиз токопроводящего материала, рас"положенных в одной плоскости и нане"сенных на поверхность электроизоляционной пластины, а другой измерительный электрод выполнен в видеметаллической пластины П-образнойформы.Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствамцля контроля электрических параметровкак изотрапных жидкостей, так и анизотронных - жидкокристаллических. 5Известно устройство для измеренияэлектрических параметров жидкости,содержащее плоский или цилиндрическийконденсатор, заполненный исследуемойжидкостью и снабженный охранным элект.Ородом 1 3.Однако данное устройство не можетбыть использовано для измерения электрических параметров жидкокристаллических материалов, так как для этогав процессе измерения необходимо изменять направления соответствующихосей молекул Жидких кристаллов относительно системы электродов.Ориентировать молекулы жидких20кристаллов относительно системы электродов можно либо внешним магнитнымполем, Либо путем модиФикации поверхности электродов (например, поливиниловым спиртом). Более универсальным является ориентация молекул жидких кристаллов внешним магнитнымполемикНаиболее близким по техническойсущности к изобретению является ЗОустройство для контроля электрических параметров жидкости, содержащеемагнит с полюсными наконечникамимежду которыми установлена с воэможностью поворота ячейка с охранными двумя параллельно расположеннымиизмерительными электродами, образующими измерительную камеру Г 2 1,Недостатками известного устройства являются: сложность конструктивного исполнения, так как ячейкасостоит из большого числа фигурныхтрудоемких в изготовлении деталейи невозможность использования вкачестве диэлектриков недеформируемых материалов (кварц, Фарфор и т.п.)по причине чрезвычайкой трудностиих механической обработки. Поэтомув качестве электроизолирующего материала используется фторапласт,который обладает значчтельной текучестью пад нагрузкой и большим коэффициентом температурного расширения.Вследствие этого после разборки ячейки для очистки и последующей сборкидля замеров, а также проведения за 55меров в температурном диапазоне,заметно меняются ее геометрическиеразмеры (расстаяние между электродамн), что приводят к колебаниям объема ячейки да 57.Кроме того уменьшение внутреннега объема ячейки, с целью уменьшения расхода исследуемой жидкости,с одновременным сохранением квадратной формы сечения приводит к пропорциональному уменьшению площадиэлектродов что наряду с усложнениемизготовления и сборки ячейки ведетк повышению ошибки измерения,Целью изобретения является упрощение конструкции устройства для контроля электрических параметров жидкостейпри сокращении объема контролируемойжидкости и повышении точности измерений.Поставленная цель достигаетсятем чта в устройстве Для контроляэлектрических параметров жидкости,содержащем магнит с палюсными наканечниками, между которыми установлена с вазможностью поворота ячейка с охранным и двумя параллельно расположенными измерительными электродами, образующими измерительную камеру, охранный и один из измерительных электродов выполнены в виде слоев из такаправадящега материала, расположенных в одной плоскости и нанесенных на поверхность электроизоляционнай пластины, а другой измерительный электрод выполнен в виде ме-. таллической пластины, П-образной ормы,Конструктивное выполнение охраннога и адно-а из измерительных электродов в одной плоскости путем нанесения спозв из такапроводящега материала заданнога рисунка на изоляционную пластину из недефармируемаго материала например, из кварца, не требующую какай-либо механической обработки,. и выполнение другого измерительного электрода в виде металлической пластины, например из титана, П-образной формы, которая не представляет затруднений в выполнении механической обработки путем фрезерования паза, значительна упрощает не та,.ька конструкцию ячейки, но и устройства в целом. Выполнение измерительной ячейки из недефармируемых материалов одновременно с упрощением конструкции приводит к тому, что геометрические размеры ячейки после разборки для очистки и сборки, для последующего50 55 Наиболее подходящим материалом для пластины 3 является кварц, обладающий необходимой прозрачностью. По этой причине имеется возможность визуально контролировать полноту заполнения ячейки исследуемым веществом, Измерительный 4 и охранный 5 электроды выполнены из токопровоизмерения, а также в процессе измерений в температурном диапазоне, остаются неизменными, а это повышает точность контроля электрических параметров исследуемой жидкости. Прямоугольное сечение измерительной камеры, задаваемое П-образной формы пластины для получения результатов с определенной точностью по сравнению с квадратным сечением обеспечивает уменьше ние объема контролируемой жидкости.На фиг.1 изображены элементы предлагаемой конструкции ячейки, на фиг.2 измерительный электрод П-образной формы с охранным и измерительными 15 электродами; на фиг.3 - расположение магнитов относительно ячейки во время проведения измерений (2 положения).Устройство для контроля параметров жидкости содержит измерительный элект.20 род 1, выполненный в виде П-образной пластины из коррозионно-стойкого и химически неактивного металла (титан, легированная сталь) с бортиками 2, которые задают расстояние между изме рительными электродами и создают границы емкости, в которую заливается исследуемое жидкокристаллическое вещество; пластину 3 из химически стойкого недеформируемого диэлектрика, например кварца, на которой расположены второй измерительный электрод 4 охранный электрод 5, основание б, выполненное как и вкладываемый в него измерительный электродиз35 коррозионно-стойкого и химически неактивного металла (титан, нержавеющая сталь). Измерительный электрод 1 и основание б могут быть выполнены и как одно целое.Для полного исключения краевых эффектов зазор 7 между измерительным электродом 4 и охранным электродом 5 меньше рабочего расстояния между измерительными электродами 1 и 4. В местах 8 и 9 пластины 3 прикрепляются выводы для подключения ячейки к измерительной аппаратуре. Еще один вывод подсоединяется к измерительному электроду 1 (не показано). дящего материала, например пз двуокиси олова, путем нанесения слоя на кварцевую пластину одним из известных способов проведения фотолитографии. Форма и площадь измерительного электрода 4 определяются чувствительностью измерительной аппаратуры и выбираются из условия, чтобы собственная емкость ячейки при заданной величине расстояния между рабочими поверхностями измерительных электродов 1 и 4 превышала емкость монтажа.В устройстве для контроля параметров жидкости пластина 3 поверхностью, на которой расположены измерительный 4 и охранный 5 электроды, обращена внутрь ячеики, т.е. в сторону измерительного электрода 1. КонФигурация охранного электрода 5 и ширина бортиков 2 выбираются из условия: исключить замыкания электродов 1 и 5. Выступающие бортики (не показаны) основания б предназначены для исключения бокового смещения пластины 3. При высоте бортиков 2 в пределах от 50 до 1500 мкм контролируемое жидкокристаллическое вещество надежно удерживается в рабочей полости ячейки устройства капиллярными силами.Устройство работает следующим образом.Замеряют емкость пустой ячейки. Затем в щель с торца вводят жидкокристаллическое вещество, которое под действием капиллярных сил легко и равномерно заполняет всю ячейку. Заполненную ячейку помещают между полюсами магнита и измеряют компоненты соответствующих электрических параметров при двух взаимно перпендикулярных положениях полюсов 10 и 11 магнитов (Фиг.3) относительно плоскости электродов. Предлагаемое устройство для контроля электрических параметров жидкости по сравнению с известными устройствами просто в конструктивном исполнении. Ячейка состоит из минимального чиспа деталей, не представляющих трудностей в изготовлении. Расположение охранного электрода относительно измерительного (соответственно и расстояние между ними) жестко задано и не меняется при любых манипуляциях с ячейкой (сборка, разборка, очистка), В сочетании с тем,1096553 НИИПИираж 82 Заказ 3817/32 .Подписное что измерительный и охранный электроды расположены на пластине из жес.ткого недеформируемого диэлектрика(кварц), а также тем что зазор между двумя измерительными электродамисоздается за счет формы одного изизмерительных электродов без применения каких-либо электроизолирующихпрокладок, это обеспечивает высокуюточность воспроизведения собственной емкости ячейки и, как следствие,высокую воспроизводимость результатов измерений. Формирование на одной пластине охранного и одного изизмерИтельных электродов фотолитографией, т.е. способом широко используемым в серийных производствах и обеспечивающим высокую точностьпередачи размеров изображения, делаетячейки устройства полностью взаимозаменяемыми без ухудшения точностиизмерений. Причем расположение в одной плоскости охранного и измерительного электродов и выполнение ихв виде тонкого (0,5-5 мкм) жесткозакрепленного токопроводящего слояпозволяет работать и с неполностьюзаполненной исследуемой жидкостьюячейкой. Достаточно лишь, чтобы исследуемая жидкость покрыла поверхность измерительного электрода и коснулась всего внутреннего периметра охранного электроца. Филиал ППП "Патент",г. Ужгоррд, ул. Проектная, 4