Ячейка для измерения электрофизическихпараметров волокнистых материалов

(5 )М. Кл. 6 01 И 27/22 йкуааротеенный комитет ао Аеяам изобретений н открытий(088.8) Дата опубликования описания 23.01.81(72) Авторы изобретения Л. И, Грачева, Я. Ф. Меренбах и Д. С. Заферман Мелитопольский институт механизации сельского хозяйства(54) ЯЧЕЙКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВИзобретение относится к измерительной технике, а именно к измерительным конденсаторам, применяемым для исследования электрофизических свойств анизотропных во.локннстых материалов, например сена, соломы, сенажа, силоса и др.Известен измерительный конденсатор для определения эффективной ориентации анизотропных макромолекулярных цепей в полимерных материалах по диэлектрической проницаемости, состоящий из двух камер цилиндрическойе формы, именнцих по всей длине каналы квадратного сечения, и гнезд для размещения кас. сет. Последние прецназначены для упорядочен. ной укладки волокон. На стыке камер раси положена пггата с впрессованными в нее ленточ. ными электродами из медной фольги. Соединение камер осуществляется с помощью коль. ца, снабженного лнмбом, позволяющего фик.сировать угол поворота электродов относитель. но оси корпуса в пределах от 0 до 90.Измерения диэлектрицеской проницаемости производят дваждьг. В первом случае злек.трнческое поле направляют по радиусу волокон, во втором - как по радиусу, так и по оси. По результатам двух измерений рассчитывают искомую величину 111.Однако известное измерительное устройство имеет сложную конструкцию и отличается . большой трудоемкостью подготовки образцов к опыту.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является измерительный конденсатор, состоящий из камеры для испытуемого материала и плоских электродов. Информацию о диэлектрических параметрах материалов снимают одновременно с датчиков, подключенных к измерительным схемам, и по результатам данных измерений судят об искомои величине 121.Недостатками известных измерительных конденсаторов является то, что точное значение емкости между лежащими в одной плоскости параллельными ленточными электродами не. известно. Поскольку в расчетные формулы для определения диэлектрической проницае. мости и тангенсе угла потерь входит емкость в габаритах образца (геометрическая емкость),798577 3то возникают систематические погрешности,вызванные этим обстоятельством.Кроме того отсутствие тождественности воценке диэлектрических параметров группвитков нитей; производимой двумя различными диаметрально противоположными парамидатчиков, приводит к погрешностям, связанным с разбросом физико-механических иэлектрических свойств контролируемых нитейпо длине, а отсутствие ограничителя намоткинитей по высоте обусловливает погрешности,вызванные изменением фактора наполненияизмерительного устройства. Одновременноепоступление сигналов с двух датчиков требует специальной сложной аппаратуры дляобработки, расшифровки и регистрации информации, вносящей дополнительные погрешностив значения измеряемых параметров.Цель изобретения - устранение названныхнедостатков и повышение точности измеренияэлектрофиэических параметров волокнистыхматериалов.Цель достигается тем, что в известном конденсаторе, содержащем камеру и плоскиеэлектроды, камера для помещения исследуемого материала выполнена в виде куба, на диагонально противоположных ребрах которогошарнирно закреплены электроды так, что онимогут поворачиваться в пространстве относительно шарнирного соединения на угол 90.При,этом электроды посередине снабженыпоперечными канавками для размещения осейшарниров,Применение конденсатора, состоящего издвух плоских электродов, лежащих в парал.лельных плоскостях и разделенных камеройс испытуемым материалом дает возможностьполучить простую конфигурацию электрического поля, степень однородности которогорассчитывается с любой точностью.Кубическая форма камеры и подвижныеэлектроды обеспечивают равнозначность и конструктивную возможность измерений в двухвзаимно перпендикулярных плоскостях,Грани куба с обеих сторон в плоскости,перпендикулярной расположению электродов,.имеют ступенчатые ограничительные выточкидля установки подвижных граней, с помощьюкоторых достигается уплотнение материалав межэлектродном пространстве. За счет уплотнения материала увеличивается точность измерений и воспроизводимость опытов при повторах, так как уменьшается степень воздушных включений, улучшается электрический контраст, ослабляются поверхностные и переходные процессы, устраняется неоднородность заполнения камеры.Точности измерений служат так же замки, фиксируюшие электроды, в которых располо. 4жены поперечные выточки для размещенияосей шарниров. Последние обеспечивают исключение воздушных промежутков между по.верхностью граней и электродами, а замкипредотвращают смещения электродов в про.цессе работы.На фиг. 1 изображена ячейка для измеренияэлектрофизических параметров волокнистыхматериалов, общий вид; на фиг. 2 - вид 1 о А на фиг, 1; на фиг. 3-разрез Б-Б нафиг, 2.Ячейка. имеет плоские электроды 1, лежащие в параллельных плоскостях, между которыми в центральной части расположена ка.мера 2, выполненная в виде куба из диэлектрика с высокими электрическими характеристиками, например из оргстекла (плексиглаза),Расположение камеры в центральной частиуменьшает эффект изменения краевой емкости за счет перераспределения полей при вне.,сенин исследуемых волокон в измерительнуюячейку, а ее геометрическая форма дает возможность получить однозначное однородноеэлектрическое поле при измерениях в двухвзаимно перпендикулярных направлениях. Камера имеет внутренние размеры 60 х 60 х 60 мм,что связано с технологией приготовления гру.бых кормов.Боковые грани 3 перемешаются в ступенчатых выточках 4 до упора 5 Подвижноесоединение электродов на диагонально противоположных ребрах куба осуществляется спомощью петель 6, закрепленных на граняхс внутренней стороны электродов, а так жештырей 7, утопленных в поперечных выточках 38, создающих условия плотного прилеганияэлектродов к поверхности граней.Наполнение камеры материалом 9 произво.дится со стороны подвижных граней 3. Не.подвижность и параллельность электродовво время измерений обеспечивается с помощьюзамков 10, исключающих кроме того предпосылки образования воздушных зазоров между электродами и гранями. Электроды снаб.жены выводами 11 для подключения к изме.45рительному устройству.Для проведения измерений в камеру помещают материалы с уложенными волокнамив одном направлении и уплотняют его вплоскости перпендикулярной направлению расположения волокон (в этой плоскости граникуба выполнены подвижными). Фиксируютэлектроды с помощью замков, Зажимы подсоединяют короткими экранированными провод.никами к измерительной схеме моста переменного тока, куметра, измерителя полных сопротивлений и т,д. Определяют диэлектричес.кие характеристики материалов в плоскости,параллельной направлению расположения во798577 5 Ю локон, затем электроды разворачивают нао90 относительно их первоначального положе.ния, фиксируют и проводят измерения вплоскости, перпендикулярной направлению расположения волокон,Применение в йэвестном устройстве ленточных электродов, имеющих большое искажениеоднородности электрического поля (поле рас.сеяния), связано с трудностями его учетаэкспериментально и аналитически,Предлагаемая ячейка обеспечивает однород.ное поле в образце, стабильность геометрических констант - постоянной емкости, обусловленной полями рассеяния (краевой емкости)и изменяющейся активной рабочей емкостив габаритах образца, возможность их измерения при помощи широко . распространенныхприборов; моста переменного тока, куметраи др.Точность определения диэлектрической про.ницаемости в тангенсе угла потерь регламентируется в основном точностью измеренияемкости, геометрических размеров ячейкии зависит от частоты, на которой производятся измерения.Измерения с помощью описанной ячейкипоказывают высокую воспроизводимость замеров при повторах, их точность и значительное упрощение процесса обработки результатовизмерений.Измерительная ячейка дает возможностьопределять электрофиэические параметры как анизотропных, так и иэотропных материаловв лабораторных условиях. Формула изобретения1. Ячейка для измерения электрофизическихпараметров волокнистых материалов, содержащая камеру для помещения испытуемого материала и плоские электроды, о т л ич ающаяся тем,что, сцельюповышения точности измерения, камера выполненав виде куба, на диагонально противополомсыхребрах которого шарнирно закреплены элек.троды таким образом, что их ориентацияв пространстве может изменяться в секторе,ограниченном смежными гранями, имеющимис обеих сторон в плоскости, перпендикулярнойрасположению электродов, ступенчатые ограничительные выточки для установки подвижныхграней и замки, фиксирующие электроды.2.Ячейкапоп,1, о тлича ющ а я с я тем, что электроды посерединеснабжены поперечными канавками для разме.щения осей шарниров,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Михайлов Н. В, и др. Метод определенияориентации в полимерных материалах по ди.электрической проницаемости, -"Высокомолекулярные соединения", 1965, т. 7, выл. 3, с. 411416.2. Авторское. свидетельство СССР Мф 536424,кл, 6 01 М 27/22, 1975 (прототип).798577 Составитель А Техред М. Ре латовс Редактор В. Жиленк Корректор О. Ковинск аказ 10013/53 лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ВНИИП по 113035Тираж 91осударственного комыам изобретений и откосква, Ж.35, Раушск Птета СССРрытыйя наб., д.