193684. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés nem-fémes porózus anyagok nedvességi jellemzőinek dielektromos úton történő megállapítására
193684 mos rendszer elemeitől elszigetelve, és megmérjük a rendszernek az anyag behelyezésekor beálló f frekvenciájának és az anyag behelyezése előtt, (a rendszer levegővel töltött állapotában) mérhető f0 frekvenciájának a ó=í—f0 különbségét, a kapott Ô frekvenciakülönbségekből megállapíthatjuk a porózus rendszer dielektromos állandóját és hidrológiai jellemzőit, elsősorban térfogatszázalékban mért víztartalmát. A számítási formulák egyszerűbben írhatók le, ha az f frekvenciát a rendszer fmox legnagyobb elérhető (végtelen nagy dielektromos állandójú anyag behelyezésekor jelentkező) frekvenciaértékéhez viszonyítjuk: A=f,„u.r—f. Mivel f0 és fmajt a mérőrendszerre jellemző és a mérendő anyagtól független műszerállandó, a számításban használt A eltérés a méréskor adódó ő eltérésből különbségképzéssel (egyetlen programlépéssel) előállítható. Nem fémes anyagok dielektromos állandójának meghatározására megállapítottuk, hogy az ilyen anyagoknál a kapott ő, illetve a számított Á frekvenciaeltérés és a ö relatív dielektromos állandó a következő egyszerű összefüggésben van: 3 ahol: az a és b, illetve a’ és b’ csak a mérőrendszertől függő ün. müszerállandó. Ezek meghatározására legegyszerűbben hitelesítéssel történhetik, úgy, hogy a mérést két ismert dielektromos állandójú anyagon (az 1 -es dielekt romos állandójú anyagokat kivéve) hajtjuk végre és a kapott két, a és b tekintetében lineáris egyenletből számítjuk a müszerállandókat. Ha a vizsgált anyag veszteséges, amiről az általánosan használt fajlagos ellenállásmérő eljárások valamelyikével győződhetünk meg, meghatározva a vizsgálandó anyag p=#= =?too fajlagos ellenállasát, akkor az előző számítási formula alkalmazása előtt korrigálni kell. Megállapítottuk, hogy a veszteséges rendszeren mért At, eltérés a nem veszteséges rendszeren mérttel az \\ I /A„=l /A-fA/k.p2 egyenlet szerint függ össze, ahol k a mérőrendszertől függő, annak f0, a’ és b’ állandóiból számítható műszerállandó. A kapott At. értékeket e szerint az összefüggés szerint korrigálva a A-ra adott e dielektromos állandó számítási összefüggés már alkalmazható. A találmány szerinti eljárással vizsgált porózus anyagok esetén a p térfogatszázalékos víztartalom megállapítása — elvileg — két lépésben történik: — e dielektromos állandó számítása az előzőek szerint és — p számítása az általánosított Rayleigh-összefüggéssel. Ez utóbbi lényeges tulajdonsága, hogy a p% értékekből az e dielektromos állandó olyan racionális törtfüggvénnyel állítható elő, amelynek állandóit egyetlen érték, a rendszer száraz (p=0) állapotában mért e0 dielektromos állandó egyértelműen meghatározza és amely a száraz és telített állapot között (p=0-n) p reciprok függvényével igen jól közelíthető. Figyelemmel erre és a dielektromos állandó számítására, illetve azt megelőző esetleges korrigálásra adott formulák szerkezetére, végigkövetve a teljes számítási eljárást, megállapítottuk, hogy a gyakorlat számára teljesen kielégítő, egyszerű számítási eljárás adható meg a porózus anyagok p%-os víztartalmának megállapítására, tekintet nélkül veszteséges voltukra. Valamely, a címben jelzett porózus rendszer p%-os víztartalmának meghatározására a találmány szerinti mérési eljárással kapott frekvenciakülönbségekbő! az l/A-ó=l/(p-fp0)+B összefüggést használjuk, amelynek A, B és p paramétereit egy hitelesítő anyag ismert víztartalmú állapotaiban végzett méréssel határozzuk meg. Ezzel az eljárással a p% meghatározása (p±0,5)% pontosságú a p=0—40% tartományban, ha a pórozusvíz NaCl ekvivalens sótartalma nem haladja meg a 10.000 mg/1 értéket. A találmány szerinti eljárás lényege, hogy a vizsgálandó anyagot 100—200 MHz frekvencián rezgő rendszer érzékelő kondenzátorának külső, szórt villamos terében helyezzük el, a kondenzátor fegyverzetétől villamosán elszigetelve, és meghatározzuk a rendszernek az anyag behelyezésekor beálló í frekvenciája és az anyag behelyezése előtt a rendszernek levegővel töltött állapotában mérhető fo frekvenciája 6=f—f0 különbségét, majd a különbségből a l/Aő=l/(p + p0) +B összefüggéssel számítjuk az anyag p%-os víztartalmát úgy, hogy az A, B és p0 paramétereket egy hitelesítő porózus anyag ismert víztartalmú állapotaiban a fenti méréssel határozzuk meg. A nem fémes porózus anyagok teljes víztartalmát úgy határozzuk meg, hogy hitelesítő porózus anyagként magát a vizsgált anyagot alkalmazzuk. A nem fémes anyagok szabad víztartalmának meghatározásánál hitelesítő anyagként olyan, kötött vizet nem tartalmazó porózus anyagot alkalmazunk, amelynek száraz állapotában mért relatív dielektromos állandója a vizsgált anyag száraz állapotában mérttel azonos. A porózus anyagok telítési és plaszticítási határát a szabad víztartalom mérési eljárásával határozzuk meg úgy, hogy a vizsgált anyag víztartalmát fokozatosan növeljük, miközben a p%-os víztartalom értékének helyi maximumát vagy inflexióját állapítjuk meg, amelyhez tartozó telítővíz mennyisége jelöli a telítési, illetve a plaszticitási hatást. 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
