СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКИХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ И ДИЭЛЕКТРИКОВ
METHOD OF ENGINEERING MEASUREMENT OF LIQUID ELECTROLYTES AND DIELECTRIC LIQUIDS

Изобретение относится к области электрических измерений таких параметров жидких электролитов и диэлектриков, как диэлектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь, проводимость на постоянном токе и других, зависящих от них величин, а также их частотных характеристик, и может быть использовано при контроле качества жидких электролитов и диэлектриков, а также при диагностике состояния жидких смазочных материалов.
Известен способ измерения указанных величин у электролитов [Калинин, В.В. Способ и устройство для измерения сопротивления водных электролитов / Калинин В.В., Казак А.В. // Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 2008. №8. Том 74. С.46-48.], в котором измерительную ячейку с исследуемым электролитом включают в электрическую цепь последовательно с двумя образцовыми омическими сопротивлениями, каждое из которых поочередно подключают к ячейке, и измеряют напряжения на входе измерительной цепи и на сопротивлениях, причем общее напряжение на входе измерительной цепи поддерживают постоянным при переключении сопротивлений. Особенностью рассмотренного способа является отсутствие в измерительной цепи реактивных сопротивлений, кроме измеряемого сопротивления. Это позволяет при одной и той же измерительной цепи проводить измерения на различных частотах. Широко распространенные мостовые и резонансные методы не имеют такой возможности, так как в их цепях используются образцовые реактивные сопротивления, параметры которых, в свою очередь, зависят от частоты.
Однако к недостаткам указанного способа можно отнести следующее:
в процессе измерения при переключении образцовых сопротивлений изменяется напряжение на измерительной ячейке, вследствие чего изменяется напряженность электрического поля в ячейке, что может привести к изменению измеряемых параметров;
так как измерительная ячейка не заземлена, то не учитывается влияние внешних электрических полей на измеряемые параметры;
поочередное измерение напряжений может приводить к появлению погрешности за счет нестабильности напряжения и частоты источника питания.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении точности определения параметров жидких электролитов и диэлектриков, упрощении процесса измерения и расширении возможностей способа.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе измерения, заключающемся в том, что измерительную ячейку с исследуемой жидкостью включают последовательно с двумя образцовыми омическими сопротивлениями в электрическую цепь, согласно изобретению заземляют в общей точке внешний электрод измерительной ячейки, источник питания и измерители напряжений, устанавливают на измерительной ячейке необходимое для измерения напряжение и измеряют напряжение на участке измерительная ячейка - первое эталонное сопротивление и входное напряжение измерительной цепи, получают значения отношений этих напряжений к напряжению измерительной ячейки и рассчитывают параметры жидких электролитов и диэлектриков в соответствии с математическими выражениями:
где r и x - активное и реактивное сопротивление измерительной ячейки;
я
U - напряжение на измерительной ячейке;
1
1
U - напряжение на участке измерительная ячейка - первое эталонное сопротивление R,
2
U - входное напряжение измерительной цепи.
Таким образом, в предлагаемом способе уменьшается влияние непостоянства напряженности электрического поля в измерительной ячейке, нестабильности напряжения и частоты источника питания, а также влияние внешних электрических полей, кроме того, упрощается процесс измерения, который сводится вместо двух актов измерения к одному, а постоянство напряжения на измерительной ячейке в процессе измерения позволяет исследовать зависимость электрических параметров электролитов и диэлектриков от напряженности электрического поля.
На чертеже представлена принципиальная электрическая схема, реализующая предлагаемый способ.
1
2
Согласно схеме последовательно с измерительной ячейкой 1, заполненной исследуемой жидкостью, включены два образцовых омических сопротивления R и R. Внешний электрод измерительной ячейки заземляется в общей точке с источником питания (генератором синусоидальных колебаний) и измерителями напряжений PV1, PV2, PV3.
1
2
1
2
Способ измерения параметров жидких электролитов и диэлектриков заключается в следующем: по показаниям измерителя PV1 устанавливают на измерительной ячейке напряжение Uя, при котором необходимо проводить измерения, и с помощью измерителей PV2 и PV3 измеряют напряжение U на участке измерительная ячейка - первое эталонное сопротивление и входное напряжение измерительной цепи U. Напряжения U и U при использовании последовательной эквивалентной схемы измерительной ячейки определяются выражениями:
Параметры измерительной ячейки r и х определяются выражениями (1) и (2), полученными в результате решения системы уравнений (3) и (4).
По полученным значениям r и x можно рассчитать емкость измерительной ячейки, диэлектрическую проницаемость ε и тангенс угла диэлектрических потерь исследуемой жидкости.
Использование предлагаемого способа позволяет по сравнению с существующими повысить точность измерения параметров жидких электролитов и диэлектриков, упростить процесс измерения и расширить возможности способа.