Ячейка для измерения электрической проводимости компактированных материалов

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к анализу физических характеристик компактированных материалов, твердых электролитов, и может быть использована для определения основных электрических параметров, например, зависимости электрической проводимости компактированного материала от концентрации анализируемого газообразного вещества в выдыхаемом воздухе крупнорогатого скота.
Последние полвека сохраняется тенденция высокого роста населения, что приводит к необходимости производить большее количество продуктов питания. Молочные продукты являются одними из наиболее распространённых продуктов мирового потребления. В погоне за высокой производительностью, фермеры прибегают к кормам высокой жирности, что приводит к заболеваниям печени коров, таким как кетоз.
Патологоанатомические изменения в печени оцениваются по увеличению или уменьшению массы, величины органа, изменению формы, поверхности, консистенции, цвета, структуры на разрезе. Деструктивные изменения печени приводят к снижению продуктивности молочного скота, рождению маложизнеспособного молодняка и уменьшают сроки эксплуатации животных [Семененко М.П., Зотова Т.А., Кузьминова Е.В., Лысенко А.А., Тяпкина Е.В. Теоретическое и экспериментальное обоснование применения инъекционных гепатопротекторов в профилактике заболеваний у коров // Научный журнал КубГАУ, 2017, № 32 (08), С. 335-345]. Кетоз коров — заболевание, обусловленное нарушениями обмена углеводов, белков и жиров. Характерными признаками кетоза являются снижение уровня глюкозы в плазме крови, а также содержания гликогена в печени, и повышенное образование и выделение кетоновых тел. Болезнь проявляется нарушениями пищеварения и обмена веществ. Ее признаки часто проявляются малосимптоматически (в субклинической форме). Заболевание кетозом наносит хозяйствам большой экономический ущерб. Оно распространено практически во всех странах с развитым животноводством. В некоторых странах от 5% до 10% общего поголовья коров после отела заболевает кетозом. В отдельных стадах число заболевших кетозом коров составляет (20-80)%.
Поэтому важным вопросом является создание ячейки для определения содержания ацетона в дыхательной системе.
Известна конструкция ячейки, содержащая корпус с перегородкой и измерительными контактами [патент RU 196427U1 от 2019.12.20, МПК H01L 23/02(2006.01)]. Ячейка имеет корпус, выполненный в виде прямоугольника с использованием горизонтальных выступов в верхней части корпуса и соответствующих пазов в его нижней части. Корпус ячейки выполнен из керамики, получаемой высокоскоростным спеканием. Размещение верхней части корпуса внутри ее нижней части позволяет повысить надежность устройства.
Данная конструкция не позволяет работать с компактированными материалами, поскольку ячейка предназначена только для пленок газочувствительных материалов. Кроме того, известная ячейка обладает относительно большими габаритами и сложна в производстве (необходимость спекания керамики для корпуса).
Известна конструкция ячейки, которая представляет собой две цилиндрические части, герметично соединенные между собой [Патент RU 2253106С1 от 2004.03.22, МПК G01N 27/12(2006.01)]. Согласно полезной модели, ячейка детектирования, состоящая из термостатируемой реакционной емкости, патрубков ввода и вывода газа-носителя и пробы, реакционная емкость состоит из двух герметично соединенных между собой цилиндрических частей. В верхнюю часть вмонтирован съемный держатель для 25 пьезокварцевых сенсоров и электронное управляющее устройство. В нижнюю часть вмонтированы перфорированная кассета для пробы и воздушный вентилятор. Данная конструкция ячейки позволяет исследовать газообразные, жидкие и порошкообразные продукты, содержащие летучие компоненты.
Однако данная конструкция не позволяет работать с компактированными материалами, поскольку ячейка предназначена только для пьезокварцевых сенсоров. Кроме того, данная конструкция имеет большие габариты и требует присутствия водяного термостатирования.
Известна ячейка для измерения электрофизических параметров волокнистых материалов, снабженная поперечными канавками для размещения осей шарниров, описание которой приводится в работе [Патент SU 798577A1 от 1979.04.17, МПК G01N 27/12(2006.01)]. Конденсатор, имеющий камеру и плоские электроды, камеру для помещения исследуемого материала, выполненную в виде куба, на диагонально противоположных ребрах которого шарнирно закреплены электроды так, что они могут проворачиваться в пространстве относительно шарнирного соединения на угол 90°.
Однако данная конструкция ячейки не позволяет получать данные о содержании вредных газообразных веществ в дыхательной системе в динамических условиях, поскольку данная ячейка представляет собой замкнутый контур.
Известна ячейка для измерения электрической проводимости компактированных материалов, являющаяся прототипом предлагаемой полезной модели, описание которой приводится в работе [Патент RU 207289 от 2021.10.21, МПК G01N 27/12(2006.01)]. Ячейка для измерения электрической проводимости компактированных материалов состоит из корпуса и крышки, крышка закреплена к корпусу, в корпусе зафиксированы штуцера ввода и выводы газовых потоков, в центральной части днища корпуса зафиксирован керамический нагреватель, к которому зажимными контактами прижаты компактированный образец, при этом между образцом и поверхностью нагревателя зафиксирован контакт.
Однако данная конструкция крупногабаритная и не позволяет работать с относительно небольшими объемами газа, т.к. возникают проблемы забора образцов выдыхаемого воздуха КРС, возникает потребность работы с небольшим объемом исследуемых образцов.
Задачей (техническим результатом) предлагаемой полезной модели является обеспечение возможности получения данных о содержании вредных газообразных веществ в дыхательной системе в динамических условиях.
Задача достигается тем, что ячейка для измерения электрической проводимости комапактированнных материалов состоит корпуса и крышки, при этом крышка закреплена к корпусу, в корпусе зафиксированы штуцера ввода и выводы газовых потоков, в центральной части днища корпуса зафиксирован керамический нагреватель, к которому зажимным контактом прижат компактированный образец, при этом в крышке зафиксирован зажим для верхнего контакта.
На чертеже приведена ячейка для измерения электрической проводимости компактированных материалов, состоящая из корпуса (1), крышки (3), штуцера ввода газов (2), зажима для верхнего контакта (4), контактов (5), штуцер вывода газа (6), компактированного образца (7), нагревателя (8).
Ячейка для измерения электрической проводимости компактированнных материалов работает следующим образом.
Смесь газов через шприц поступает в объем ячейки через штуцер ввода газа (2), расположенного в корпусе (1). Далее газовый поток проходит через компактированный образец (7), прижатый контактом (5). Нагреватель (8), расположенный под контактом (5), позволяет проводить дегазацию образцов. Зажим для верхнего электрода (4), расположенный в углублении крышки (3), позволяет использовать компактированные материалы различной высоты.  Контакты изготавливаются из металла, имеющего низкое электрическое сопротивление (например, из меди, свинца и пр.) После чего с помощью штуцера вывода газов (6), газовый поток выходит в атмосферу.
Таким образом, ячейка для измерения электрической проводимости компактированных материалов работает в динамических условиях, поскольку оснащена зажимом для верхнего контакта.