147402. lajstromszámú szabadalom • Mérőelektróda elrendezés folyékony és pépes anyagok dielektromos állandójának és vezetőképességének mérésére

Megjelent: 1960. október 1. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 147.402 SZÁM 42. c. 42—44. OSZTÁLY — MU—125. ALAPSZÁM SZOLGALATI TALÁLMÁNY Mérőelektróda elrendezés folyékony és pépes anyagok dielektromosállandójának és vezetőképességének mérésére Műszeripari Kutató Intézet, Budapest Feltalálók: Tyczynski Zsigmond mérnök, Budapest, Abaházi Richárd mérnök, Budapest A bejelentés napja: 1959. július 27. Számos elektróda-elrendezés ismeretes folyékony és pépes anyagok dielektromosállandójának mérésére. Egyik megoldásnál sem sikerült azonban a mérőelektróda elkerülhetetlen szórtkapacításának a mérés pontosságára gyakorolt káros hatásait kiküszöbölni. Az ismert megoldásoknál a mérés minden esetben úgy történik, hogy a mérőelektródák egymáshoz viszonyított állandó helyzetében a mérőelektródák közé meghatározott tömegű anyag kerül. Ezen mérési eljárás mellett nem érhető el, hogy a mérőelektróda elrendezés, mint kondenzátornak az elektromos tere kizárólag a fegyverzetek között levő mérendő anyagban összpontosuljon. Az erőtér egy része a környezeten keresztül és a levegőn át az elektródákat tartó, ill. egymástól elszigetelő anyagokban zárul. A mérés pontosságát befolyásoló káros körülmények értékének pontos meghatározása és a mérési eredményeknél való figyelembevétele rendkívül nehézkes és megbízhatatlan. Különös tekintettel arra, hogy a hiba nagysága az ismeretlen mérendő dielektromosállandótól függ". Ezen kielégítő mértékben nem segít az ún. „Guard-Ring" alkalmazása sem, amely a mér&elektró'dától szükségszerűen szintén szigetelőanyaggal van elválasztva. A találmány szerinti megoldás feladatául tűzte ki olyan mérőedény és mérési eljárás megteremtését, melyeknél a szórtkapacitások káros hatásai nem érvényesülnek. Ezt olyan módon éri el, hogy a) biztosítja a szórtkapacitások értékének azonosságát a mérés területén, függetlenül a mérendő anyag dielektromosállandójának nagyságától. b) A mérés eltérően az eddigi gyakorlattól úgy. történik, hogy egy szondaszerűen kiképzett elektróda előtolása közben merül bele a mérendő anyagba. e) A szonda előtolására jelentkező kapacitáskülönbséget méri. d) Olyan, mérési körülményeket valósít meg, amelyeknél a szonda előtolása és hatására előálló kapacitásváltozás arányos és e) ez az arány független az; elektródák között levő dielektrikumtól. A találmány tárgyát képező megoldás a következő elvi meggondoláson épül fel. A mérőelektróda elrendezés egyik fegyverzete a mérendő anyagot magába foglaló — célszerűen keskeny és magas — edény. A másik fegyverzete egy nagy pontossággal állítható szondaelektróda, mely az edény hossztengelyében mozgatható. Az edény és a szondaeleiktroda egymáshoz való mindenkori helyzetének azonossága biztosítva van. Ha a szondaelektródát az edényelektródába fokozatosan betoljuk, akkor egy darabig a szórtkapacitások változásának káros hatása érvényesül. Minél jobban behatol azonban a szondaelektróda az edénybe, annál jobban csökken a szórtkapcitások változása, majd egy bizonyos ponton túl a szórtkapacitások változása gyakorlatilag teljesen megszűnik. Minél nagyobb a mérendő anyag dielekitromos állandója, ez az állapot annál kisebb bemerülésnél következik be. Ugyanez vonatkozik a vezetőképességre is, vagyis bizonyos alapbemerülésen túl, a vezetés növekedése már egyenesen arányos a bemerüléssel. Ha az edény olyan alakú. pl. hengeres, hogy oldalfala a szondától a bemerülés alatt mindig egyenlő távolságra van, akkor az elért változatlan nzórtkapacitás mellett a szondaelektróda minden hosszegységnyi előtolására azonos kapacitásemelkedés és azonos vezetésnövekedés áll be. A találmány szerinti megoldásnak a szórtkapacitás változás okozta káros hatások kikapcsolása mellett további előnyei jelentkeznek: igen széles határok között lehet vele dielektromosállandó értéket mérni. Kis dielektromosállandó mellett nagyobb mérvű bemerülést, nagy dielektromosállandó mellett kisebb mérvű bemerülést alkalmazunk. Nagy vezetőképességű anyagok kapacitásmérésére is alkalmas, mert annál kisebb alapbemerülésre van szükség, hegy a szórtkapacitások hatása megszűnjék, miinél nagyobb a vezetőképesség. Ily módon mindenkor úgy állíthatjuk be a szonda bemerülését, hogy a mérendő kapacitásérték elég