Способ измерения усредненного диаметра капилляров
Патент 553522
Авторы
Классы МПК
Способ измерения усредненного диаметра капилляров
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистииеских
Республик ()1) 553 5"-"(61) Дополнительное к авт. свид -.ву (51) М. Кл 601N 15(00 (22) Заявлено 28.08.78 (21) 2170602/28
1 с присоединением заявки №
Гасударственный комитет
Свввтв йинистрав СССР на делам изобретений н открытий (23) Приоритет
1 (43) Опубликовано 05.04.77. Бюллетень № 13
I (45) Дата опубликования описания 10.11.77 (53) УДК 532.685 (088.8) А. Т. Птушкин, И-С.Е. Мамбиш и Б. С. Кермаков (72) Авторы изобретения
Всесоюзный научно-исследовательский институт зерна (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УСРЕДНЕННОГО ДИАМЕТРА КАПИЛЛЯРОВ
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изучении и оценке капиллярнс-пористой структуры материала, например зерна, для определения его сорбционных свойств и показателя прочности, а также учета пористой структуры материала при измерении его влажности электрическими методами.
Известен способ определения структурных параметров зерна путем проведения десорбции воды зерном с последующим расчетом радиусов капилляров зерна .по полученным изотермам 111.
Однако этот способ характеризуется большой длительностью экспериментальной части (до нескольких суток), сложной обработкой результатов и не позволяет оперативно воспользоваться данными измерения.
Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ измерения усредненного диаметра капилляров пористого материала, при котором материал помещается в переменное электрическое поле (2).. Однако этот способ характеризуется невысокой точностью и длительностью измерений.
Предлагаемый способ измерения усредненного диаметра капилляров пористых материалов основан на использовании явления макроструктурнои поляризации. Такой поляризацией обладают материалы, состоящие из двух составляющих фаз; жидкой и твердой (стенок), причем стенки, разделяющие жидкость, имеют значительно меньшую электропроводность, чем сама жидкость.
При внесении таких неоднородных материалов в электрическое поле свободные электроны и ионы, содержащиеся в проводящих или полупроводящих
1О включениях, начинают перемещаться в пределах каждого включения, которое приобретает дипольный момент и ведет себя подобно гигантской поляризованной молекуле, Время т свободного перемещения носителей за1а рядов определяется периодом Т (частотой f) внеш. него электрического поля т= -тСкорость V зарядов равна
V=U Е, 20 где U — подвижность зарядов;
Š— напряженность электрического поля.
Цель предлагаемого способа состоит в экспрессном и более точном определении усредненного диаметра капилляров материала, Для достижения
25 данной цели материал помещают в переменное
553522
Способ измерения усредненного диаметра капилляров пористых материалов, например зерна, ио
25 которому материал помещают в переменное электрическое иоле, отличающийся тем, что,с целью повышения точности и эксирессности измерений, определяют частоту поля, при которой заканчивается уменьшение диэлектрической проницаемости материала и ио формуле
L Р = U.Å 2 где г,— усредненный диаметр капилляров, 0 — подвижность носителей зарядов, Е - напряженность электрического поля, ти — частота, при которой заканчивается уменьшение диэлектрической проницаемости, рассчитывают усредненный диаметр капилляров.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: электрическое поле, определяют частоту, при которой заканчивается уменьшение диэлектрической проницаемости материала и расчитывают усредненный диаметр капилляров.
Н3 фиг. 1 I10K33aHbI 33ВНСНМОСТН диэлектрической проницаемости f, от частоты f для сухого (кривая 1) и более влажного (кривая 2) зерна, из которых видно, что диэлектрическая проницаемость с увеличением частоты материала уменьшается достаточно быстро на первом участке кривой и на втором участке с увеличением частоты не меняется. Область перехода от первого ко второму участку соответствует окончанию макроструктурной поляризации, Это обусловлено тем, что при высоких частотах основная масса носителей зарядов не успевает за время, равное, достигнуть
Т стенок капилляров. Следовательно, частота соответствующая области перехода, определяет время, за которое большинство носителей пройдет расстояние, равное усредненному диаметру превали20 рующих капилляров.
Принципиальная реализация способа основана на помещении материала в переменное электрическое иоле и определении частоты, при которой заканчивается уменьшение диэлектрической проницаемости материала.
Конкретное выполнение определения усредненного диаметра капилляров Ilo данному способу осуществляется следующим образом.
Исследуемый материал (например, зерно) помещается в измерительную ячейку — первичный преобразователь 1, который подключен к измерительному плечу моста 2 переменного тока, например Е8 — 2 — ИП (см, блок-схему на фиг. 2).
Питание моста осуществляется от генератора 3 переменного тока, например, ГЗ вЂ” 7А — ГИ. Изменяя частоту генератора от 10 до 106гц, через интервалы, при которых происходит существенное изменение определяемой величины, находим для каждого значения частоты f величину емкости С, по которой затем известными способами может быть определена величина диэлектрической проницаемости С . По полученным данным строится зависимость f (f). Пороговая частота f„перехода значений С от первого ко второму участку опреде-,4, 1 ляется как параметр, при котором прямая, соединяющая значения 6 при высоких частотах..напжь
4 мер 10 и 10 гц, начинает совпадать с частотной характеристикой 6 .
Далее по формуле е-и к е„-, где (- усредйенный диаметр капилляров, u— подвижность носителей, fz — пороговая частота, F— напряженность поля, рассчитывают усредненный диаметр;,капилляров.
Эксп ессно найденные размеры капилляров позволяют, быстро получить величины активной поверхности зерна, а следовательно, оценить его сорбционные свойства. Количественная оценка капиллярной системы зерна, определяющей его структуру, дает возможность оценить механические свойства зерна, необходимые при его переработке.
Кроме того, расчет капиллярной структуры поэво ляет определить значения структурной поляризации материала, а следовательно, выявить его диэлектрические свойства на низкой частоте.
Формула изобретения
1. Егоров Г. А, Иэв.вузов. Пищевая технология.
"О величине активной поверхности зерна пшеницы и физическом содержании этого термина". 1960, У 1, 1
2. Патент СЩА Н 3419801, 324 — 61, 12.03.65.
553522
80М0
У 0D0
2РО
Составитель Н.:Хуравлева
Техред Н. Бабурка КоРРектоР Д. Мельниченко
Редактор Н. Вирко
Заказ 1094/52
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Тираж 1101 Поди иеиое
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5