Файл: Усиков, С. В. Электрометрия жидкостей.pdf

Из рассмотрения данных табл. V. 4 и V. 5 становится очевид­ ным другой недостаток преобразователя, приведенного на рис. V. 7, В случае его применения обнаруживается существенное

Условно смещены в плоскость чертежа

Рис. V. 8. Общий вид контактного преобразователя ДКТ-1 с неподвижным потенциальным электродом и постоянным зазором:

/ —ручка; 2—крышка; 3— подвижный электрод с нулевым потенциалом

5—штуцер выхода теплоносителя; 9—штуцер входа теплоносителя; /9—изоляционный блок для крепления в нижней части неподвижного электрода 4 и деталей узла термостатирования; // —коаксиальное гнездо для подключения кабеля.

влияние межэлектродного зазора на точность определений электрофизических параметров, которое можно отнести как к уже отмеченным недостаткам конструкции, так и к недостаткам ме­ тода (см. главу IV).

127

На рис. V. 8 представлен общий вид контактного преобразо­ вателя типа ДКТ-1 для определения электрофизических пара­ метров жидких диэлектриков при сравнительно низких частотах

сдискретным перемещением электрода с нулевым потенциалом.

Вконструкции преобразователя в значительной мере устра­ нены недостатки, присущие предыдущей модели. Он удобен для измерений в широком диапазоне температур [138]. Преобразова­ тель представляет собой коаксиальный конденсатор переменной емкости, между электродами которого помещают исследуемую жидкость, которая термостатируется циркулирующим теплоно­ сителем. Коаксиальный конденсатор образован двумя соосными

в исследуемой жидкости. В данной модели они изготовлены из нержавеющей стали. Поверхности электродов, соприкасающиеся с раствором, имеют чистоту, соответствующую 10 классу ГОСТ

2789—59.

Потенциальный электрод фиксируется с помощью прессовой посадки в изоляционном блоке 10, который выполнен из стойкой к химическим продуктам пластмассы. Термостатирующее звено выполнено отдельным блоком.

Потенциальный электрод выводится стандартным коаксиаль­ ным разъемом 11 типа ВР-166Ф, который устанавливается на корпусе с нулевым потенциалом. Подвижный электрод с нулевым потенциалом выполнен в виде сменных цилиндров 3 с измене­ нием наружного диаметра через 2 мм, что дает возможность из­ менять радиальный зазор между электродами от 1 до 4 мм. Этот электрод устанавливается в крышке 2 на резьбе и закрепляется ручкой 1. Крышка 7 перемещается по наружной поверхности корпуса 6 и фиксируется в одном из трех положений относи­ тельно потенциального электрода в кольцевых пазах защепкой 5.

Выбранное расстояние между пазами позволяет установить подвижный электрод 3, жестко связанный с крышкой 2, относи­ тельно потенциального электрода 4 в трех различных позициях, соответствующих максимальной емкости Смако — в нижнем по­ ложении; 2/зСмакс — в среднем положении, ‘/з^макс — в верхнем положении.

Исследуемую жидкость в объеме 90 см3 заливают в преобра­ зователь через верхнее отверстие, когда крышка 2 отвинчена; после использования ее сливают через штуцер 7. В верхней ча­ сти подвижного электрода предусмотрены отверстия для выхода воздуха при опускании электрода. Для сохранения формы крае­ вого поля в каждом из положений подвижного электрода потен­ циальный электрод сделан несколько длиннее подвижного, на­ ходящегося в крайнем нижнем положении.

Деталь 10, с одной стороны, используют при установке потен­

128

этого основания имеется пространство, образованное соответ­ ствующими коаксиальными поверхностями. Это пространство необходимо для циркуляции жидкого теплоносителя (для термостатирования), входящего через штуцер 9 и выходящего через штуцер 8.

В табл. II.I (стр. 38) приведены величины диэлектрической проницаемости различных жидких продуктов, которые опреде­ лены с помощью трехпозиционного датчика (рис. V. 8) для че­ тырех диаметров внутреннего подвижного электрода с нулевым потенциалом при комнатной температуре (20 °С) и частоте элек­ тромагнитных колебаний 500 кГц.

Вкачестве измерителя емкости использовали прибор типа SWM3-2 производства ГДР (фирма «PFT»). Питание прибора осуществлялось от генератора этой фирмы типа 2001а.

Вграфах таблицы величины е соответствуют различным за­ зорам между электродами, а следовательно различным геомет­ рическим постоянным k преобразователя, при сохранении неиз­

менным диаметра неподвижного потенциального электрода. В этих графах помещены данные для трех позиций каждого элек- ' трода, различающихся по длине (площади) рабочей части.

Несмотря на то, что при конструировании преобразователя, приведенного на рис. V. 8, были приняты меры для устранения некоторых нежелательных фактов, присущих модели, приведен­ ной на рис. V. 7, влияния двойного электрического слоя избежать не удалось. Кроме того, наблюдается некоторое уменьшение ве­ личины е с уменьшением рабочей площади электродов. Автор предполагает, что при этом определенную роль играет неравно­ значное изменение так называемых объемной емкости и емкости вблизи поверхности в зависимости от позиции (см. рис. II. 6) одного электрода относительно другого при сохранении краевой емкости неизменной. Помимо этого, здесь имеется влияние ли­ нейных размеров и различие в точности определения разности емкостей за счет неодинакового «удельного веса» паразитной емкости на фоне измеренной емкости для каждой позиции по­ движного электрода. Так, согласно рис. II.8 справедливо нера­ венство

при различных положениях перемещающегося электрода относи­ тельно неподвижного потенциального электрода.

Все это лишний раз свидетельствует о том, что эксперимен­ тальные величины е и х, найденные таким путем различными ис­ следователями, даже с соблюдением высокой точности отсчета емкости и сопротивления (проводимости) могут отличаться.

Точность определения электрофизических параметров веществ зависит от их истинной проводимости, т. е. от класса жидкости. Для данного типа преобразователей погрешность определения

129

диэлектрической проницаемости имеет наименьшее значение, если исследуют жидкие диэлектрики.

На рис. V.9 показан общий вид контактного трехзажимного (трехэлектродного) коаксиального преобразователя для опреде­ ления диэлектрической проницаемости криогенных жидкостей и газов в широком диапазоне температур и давлений [137] на осно­

пилляр 5. Преобразователь герметизиру­ ется с помощью стальной пробки 8 и зажимных винтов. Все де­ тали преобразователя, за исключением изолирующих прокладок и стальной пробки, изготовлены из меди, что обеспечивает по­ стоянство коэффициента теплового расширения, которое влечет за собой незначительные изменения величины С. Емкость между поверхностями электродов преобразователя (без учета поправки

на концевые эффекты) составляет: С0 = \~ ljr >где k' — коэф­

фициент размерности; I — длина цилиндра: г} и г2— внутренний и внешний диаметры внешнего и внутреннего электродов.

Отношение г\/г2 можно считать не зависящим от теплового

130

туры соответствует коэффициенту линейного расширения. В дей­ ствительности же существуют некоторые другие факторы кон­ структивного характера, которые влияют на величину Со.

кольцами для совершенных измерений на основании перемеще­ ния одного из электродов в осевом направлении. Преобразова­ тель выполнен в бесконтактном варианте [131], но может быть

131