16. Измерение диэлектрической проницаемости методом баллистического гальванометра.

Величина статической диэлектрической проницаемости ε', может быть определена по емкости, измеренной методом баллистического гальванометра, который позволяет измерять диэлектрическую прони­цаемость на постоянном токе .Данный метод основан на том, что исследуемая емкость заряжает­ся до строго определенного напряжения и затем разряжается на балли­стический гальванометр. Отклонение указателя пропорционально ко­личеству электричества, прошедшего через гальванометр (гальванометр обычно калибруется в единицах заряда). Емкость конденсатора вычис­ляют по известному заряду и напряжению на обкладках: С= Q/U.

Метод обычно применяют для веществ с малой проводимостью.

Измерения диэлектрической проницаемости в переменных полях позволяют по­лучить более широкую информацию о структуре и свойствах веществ. Мостовые методы измерения диэлектрической прони­цаемости и тангенса угла диэлектрических потерь реализуются на переменном токе и основаны на использовании различных мо­дификации моста Уитстона.

Мост питается переменным напряже­нием с некоторой частотой. При условии равновесия моста уравновешивается с помощью R₃ и С₄) величина искомой ем­кости и тангенс угла потерь определяют­ся по формулам: С_x = С₂ •( R₄ / R₃ ) и tg δ = ω•R₄•С₄.При работе простых мостов на высоких частотах возникает ряд трудностей, поэтому для измерений используются их более сложные модификации, двойные мосты и т. д. Мостовые схемы, работающие при высоких частотах, требуют тщательного экранирова­ния и компенсации индуктивностей и емкостей линий связи.

17. Измерение диэлектрической проницаемости мостовым методом.

Измерения диэлектрической проницаемости в переменных полях представляют значительно больший интерес. Это связано с тем, что они позволяют получить более широкую информацию о структуре и свойствах веществ. Мостовые методы измерения диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь реализуются на переменном токе и основаны на использовании различных модификаций моста Уитстона (рис. 2.4).

Мост питается переменным напряжением с некоторой частотой. При условии равновесия моста (уравновешивается с помощью R₃ и С₄) величина искомой емкости и тангенс угла потерь определяются по формулам

Сх=С₂R₄/R₃

tgδ=ωR₄С₄

При работе простых мостов на высо­ких частотах возникает ряд трудностей, поэтому для измерений используются их более сложные модификации, двойные мосты и т. д. Мостовые схемы, работающие при высоких частотах, требуют тщательного экранирова­нии и компенсации индуктивностей и емкостей линий связи.

Р

K

ис 2.4 Схема измерительного моста

Схема измерений с баллистическим гальванометром

C

18. Измерение диэлектрической проницаемости жидкостным методом.

Для измерения проницаемости жидкостей используются ячейки в виде плоских или цилиндрических конденсаторов. Ячейки калибруются эталонными жидкостями с известной проницаемостью, которые должны быть по квалификации не ниже, чем ЧДА и выбираются таким образом, чтобы в измерительной частотной области не проявлялась аномальная дисперсия. Обычно используют циклогексан, бензол, ацетон, дибутиловый эфир и др. Калибровку пустой ячейки надо проводить для определения ёмкости пустой ячейки и паразитной ёмкости подводящего монтажа. Существует несколько методов калибровок. Метод градуировочной кривой даёт наиболее точную калибровку. Для определения ёмкости пустой ячейки и подводящего монтажа, берут 2 калибровочных образца с проницаемостями, включающими требуемый диапазон измерений, заполняют ими ячейку и измеряют ёмкость.

С₁ = С_М + С_П ε₁, С₂ = С_М + С_П ε₂, С_М – ёмкость монтажа; С_П – ёмкость пустой ячейки.

По результатам рассчитывают значения С_М и С_П:

С_П =(С₂ - С₁) / (ε₂ - ε₁); С_М = С₁ + С_П ε₁ или С_М = С₂ - С_П ε₂,

По известным значениям С_М и С_П, искомую проницаемость находят следующим образом: ε_Х = (С_Х – С_М) / С_П.П ри абсолютном методе измерения диэлектрической проницаемости жидкостей не требуется эталонных проб. В данном методе применяется специальная конфигурация ячейки с подвижным электродом.

1 – центральный стержень;

2 – внутренний электрод;

3 – внешний электрод;

4 – изолятор.

Внутренний электрод выполняется подвижным и может быть зафиксирован в двух положениях, которым соответствуют 2 значения ёмкости пустой ячейки. После заполнения ячейки жидкостью, ёмкость также измеряется при 2-х положениях электрода и проницаемость жидкости рассчитывается по формуле:

ε_Х = (С_Х1 – С_Х2) / (С_П1 - С_П2). С_Х и С_П – ёмкость заполненной и пустой ячейки соответственно при 2-ух положениях электрода. При этом влияние паразитной ёмкости образца исключается.