Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. (19) BY (11) 10339
(13) U
(46) 2014.10.30
(51) МПК
ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
G 01R 27/26 (2006.01)
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАВИСИМОСТИ
УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ОТ ОТНОШЕНИЯ
НАПОЛНИТЕЛЯ К СВЯЗУЮЩЕМУ
(21) Номер заявки: u 20131002
(22) 2013.11.28
(71) Заявитель: Белорусский государст-
венный университет (BY)
(72) Авторы: Зубко Денис Васильевич;
Зубко Василий Иванович (BY)
(73) Патентообладатель: Белорусский госу-
дарственный университет (BY)
(57)
Устройство для определения зависимости удельного электрического сопротивления
композиционных материалов от отношения наполнителя к связующему, состоящее из
двух дисковых электродов, микрометрического устройства с встроенным микровинтом,
соединенным с подвижным дисковым электродом, симметрично расположенным с непод-
вижным электродом, съемных контактов, отличающееся тем, что дополнительно содер-
жит цифровой измеритель иммитанса.
(56)
1. А.с. СССР 292120, МПК G 01R 27/26, 1971.
2. BY 9457 C1, МПК G 01R 27/26, 2007.
3. BY 9001 U, МПК G 01R 27/26, 2013.
Фиг. 1
BY10339U2014.10.30

2. BY 10339 U 2014.10.30
2
Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, а именно к элек-
трическим измерениям, и может быть использована для автоматического определения за-
висимости удельного электрического сопротивления композиционных материалов от
отношения наполнителя к связующему в различных областях промышленности.
Известны устройства для контроля диэлектрических свойств материалов [1, 2], содер-
жащие высокопотенциальные электроды, переключаемый и низкопотенциальный элект-
роды, которые закреплены на изоляционном основании, служащем одновременно рукоят-
кой конденсатора.
Основным недостатком этих устройств является низкая точность измерения диэлек-
трических свойств материалов, связанная с необеспечением однородного постоянного
электрического поля в объеме контролируемого материала, одинаковой силы прижатия и
одинаковых условий прилегания электродов к поверхности материала.
Наиболее близким по конструкции и принципу действия к заявляемому устройству
является устройство для измерения электрических свойств полимерных композиций [3],
состоящее из двух дисковых электродов, микрометрического устройства с встроенным
микровинтом, соединенным с подвижным дисковым электродом, симметрично располо-
женным с неподвижным электродом, фторопластовой прокладки, основания и съемных
контактов.
Основной недостаток данного устройства связан с невозможностью определения зави-
симости удельного электрического сопротивления композиционных материалов от отно-
шения наполнителя к связующему. Погрешность, связанная с указанным фактором, никак
не учитывается и, таким образом, вносит существенный вклад в точность определения
удельного электрического сопротивления композиционных материалов.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности и расширение
диапазона определения удельного электрического сопротивления композиционных мате-
риалов за счет контроля отношения наполнителя к связующему в интервале от 0,33 до 3,
обеспечения однородного электрического поля в объеме композиционного материала в
диапазоне частот от 102
до 106
Гц, одинаковой силы прижатия и одинаковых условий при-
легания электродов к поверхности материала.
Поставленная задача решается тем, что устройство для определения зависимости
удельного электрического сопротивления композиционных материалов, состоящее из
двух дисковых электродов, микрометрического устройства с встроенным микровинтом,
соединенным с подвижным дисковым электродом, симметрично расположенным с непод-
вижным электродом, съемных контактов, дополнительно содержит цифровой измеритель
иммитанса.
Технический результат достигается за счет контроля отношения наполнителя к свя-
зующему в композиционном материале в интервале от 0,33 до 3, обеспечения однородно-
го электрического поля в объеме композиционного материала в диапазоне частот от 102
до
106
Гц, одинаковой силы прижатия и одинаковых условий прилегания электродов к по-
верхности материала.
В результате применения предлагаемого устройства становится возможным повысить
точность и расширить диапазон определения удельного электрического сопротивления
композиционного материала за счет контроля отношения наполнителя к связующему в
интервале от 0,33 до 3, обеспечения однородного электрического поля в объеме компози-
ционного материала в диапазоне частот от 102
до 106
Гц, одинаковой силы прижатия и
одинаковых условий прилегания электродов к поверхности материала.
Сущность полезной модели поясняется фиг. 1, 2.
На фиг. 1 схематично изображено устройство для определения зависимости удельного
электрического сопротивления композиционных материалов от отношения наполнителя к
связующему.

3. BY 10339 U 2014.10.30
3
На фиг. 2 приведен пример реализации устройства для определения зависимости
удельного электрического сопротивления композиционного материала от отношения ре-
зиновой крошки РК к вторичному полиэтилену ВПЭ в интервале от 0,33 до 3 при различ-
ных частотах электрического поля ν: кривая 7 - ν = 102
Гц, кривая 8 - ν = 103
Гц, кривая 9 -
ν = 104
Гц, кривая 10 - ν = 106
Гц.
Устройство включает в себя микрометрическое устройство с встроенным микровин-
том 1, соединенным с подвижным верхним дисковым электродом 2, симметрично распо-
ложенным с неподвижным нижним электродом 2, рабочие поверхности которых
отшлифованы, отполированы, хромированы и притерты друг к другу, композиционный
материал 3, съемные контакты 4, 5 устройства и цифровой измеритель 6 иммитанса E7-20.
Устройство работает следующим образом.
Пластину из композиционного материала 3 помещают в центре на нижний неподвиж-
ный дисковый электрод 2. Вращением микровинта 1 приближают верхний подвижный
дисковый электрод 2 к поверхности пластины материала 3 до срабатывания трещотки.
Цифровой измеритель 6 иммитанса E7-20 подсоединяют к съемным контактам 4, 5 уст-
ройства и измеряют электропроводимость ячейки Gx с пластиной композиционного мате-
риала.
Удельное электрическое сопротивление композиционного материала вычисляется по
формуле:
dG
S
x
=ρ , (1)
где ρ - удельное электрическое сопротивление композиционного материала, Ом·м; Gx -
электропроводимость композиционного материала, Ом-1
, d - толщина пластины компози-
ционного материала, м; S - площадь дискового электрода, м2
.
Примеры реализации устройства для определения удельного электрического сопро-
тивления композиционного материала на основе вторичного полиэтилена.
Пример 1.
Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена:
Т = 20 °С; ν = 102
Гц; S = 7,065·10-4
м2
; d = 3·10-3
м; отношение РК/ВПЭ = 0,33;
Gx = 1,12·10-10
Ом-1
; ρ = 2,1·109
Ом·м.
Пример 2.
Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена:
Т = 20 °С; ν = 102
Гц; S = 7,065·10-4
м2
; d = 3·10-3
м; отношение РК/ВПЭ = 3.
Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1. ρ = 4,68·106
Ом·м.
Пример 3.
Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена:
Т = 20 °С; ν = 103
Гц; S = 7,065·10-4
м2
; d = 3·10-3
м; отношение РК/ВПЭ = 0,33.
Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1. ρ = 2,78·108
Ом·м.
Пример 4.
Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена:
Т = 20 °С; ν = 103
Гц; S = 7,065·10-4
м2
; d = 3·10-3
м; отношение РК/ВПЭ = 3.
Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1. ρ = 1,48·106
Ом·м.
Пример 5.
Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена:
Т = 20 °С; ν = 104
Гц; S = 7,065·10-4
м2
; d = 3·10-3
м; отношение РК/ВПЭ = 0,33.
Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1. ρ = 2,53·107
Ом·м.
Пример 6.
Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена:
Т = 20 °С; ν = 104
Гц; S = 7,065·10-4
м2
; d = 3·10-3
м; отношение РК/ВПЭ = 3.
Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1. ρ = 3,42·105
Ом·м.

4. BY 10339 U 2014.10.30
4
Пример 7.
Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена:
Т = 20 °С; ν = 106
Гц; S = 7,065·10-4
м2
; d = 3·10-3
м; отношение РК/ВПЭ = 0,33.
Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1. ρ = 1,53·105
Ом·м.
Пример 8.
Композиционный материал на основе вторичного полиэтилена:
Т = 20 °С; ν = 106
Гц; S = 7,065·10-4
м2
; d = 3·10-3
м; отношение РК/ВПЭ = 3.
Процедура измерения и вычисления далее, как в примере 1. ρ = 8,47·103
Ом·м.
Вычисленная погрешность определения удельного электрического сопротивления
композиционного материала на основе вторичного полиэтилена составляет примерно
±1,9 %.
Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет существенно повы-
сить точность и расширить диапазон определения удельного электрического сопротивле-
ния композиционного материала за счет контроля отношения наполнителя к связующему
в интервале от 0,33 до 3, обеспечения однородного электрического поля в объеме компо-
зиционного материала в диапазоне частот от 102
до 106
Гц, одинаковой силы прижатия и
одинаковых условий прилегания электродов к поверхности материала.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.