n="justify"> - відсутність зовнішніх контактів;
- довгий термін експлуатації;
- простота пристосування форми датчика до конструкції ЛЕП
Принцип дії заснований на залежності електричної ємності конденсатора від площі і відстані його обкладок, а так само від діелектричної проникності середовища між ними.
С=e 0 eS / h
де e 0 - діелектрична постійна; e - відносна діелектрична проникність середовища між обкладинками; S - активна площа обкладок; h - відстань між обкладинками конденсатора.
Так як датчик повинен відстежувати кристалізацію води тобто перехід з рідкого стану в твердий. Робота нашого датчика базуватиметься на відстеження такого параметра як діелектрична проникність середовища.
Рис. 1 Пристрій датчика
Одна з основних електричних характеристик будь-якого середовища - діелектрична проникність.
Таблиця 1
Матеріалe - відносна діелектрична проницаемостьАммиак16Бензол2,3Бумага2,3Вода80Воздух1,0Древесина2-7Компаунд кабельний2, 5Масло трансформаторное2, 2Оргстекло3, 2Кварцевое стекло3, 7Полістірол3, 0Поліетілен2, 3Резіна м'які2, 5Спірт етіловий25, 8Стеклотекстоліт5, 5Стекло5, 0
Вимірювання саме цього параметра викликано тим що вода показує великий діапазон змін діелектричної проникності при зміні свого стану. Як видно з таблиці 1 для статичних електричних полів вона дорівнює 80, в той час як для більшості інших речовин вона менш 10 (для льоду - 3,3).
Так як ємність датчика працює у складі високочастотного генератора, то на воду (лід) впливає змінне електричне поле, а діелектрична проникність залежить від частоти прикладеного поля, сильно зменшуючись для високочастотних полів.
Високе значення? =80 діелектричної проникності пояснюється особливостями хімічної будови молекули H 2 O. Це значення пов'язане з тим, що вода - сильно полярна рідина. Кожна молекула води володіє значним дипольниммоментом. У відсутність електричного поля диполі орієнтовані випадковим чином, і сумарне електричне поле, створюване ними, дорівнює нулю. Якщо воду помістити в електричне поле, то диполі почнуть переорієнтовуватися так, щоб послабити прикладена поле. Така картина спостерігається і в будь-який інший полярної рідини, але вода завдяки великому значенню дипольного моменту молекул H 2 O здатна дуже сильно (в 80 разів) послабити зовнішнє поле. Так реагує вода на постійне або слабоменяющее зовнішнє електричне поле. У змінних електричних полях діелектрична проникність води зменшується із зростанням частоти прикладеного поля, досягаючи значення 4-5 для частот більше 10 грудня Гц.
У 1929 р. П. Дебай запропонував описувати реакцію води на зовнішнє електричне поле за допомогою комплексної діелектричної проникності:
? (?) =? ? + (?? -??) / (1 + i??)
де?- Частота зовнішнього електричного поля, i - уявна одиниця,?- Характерний час релаксації,? ? ? 4? 5 - діелектрична проникність води при максимально високій частоті зовнішнього поля. [5]
Рис. 2 - Залежність відносної діелектричної проникності води і льоду від частоти електромагнітних хвиль
...
