а поперечного перерізу зразка, vгр - групова швидкість і - щільність потоку енергії в системі. Величина пропорційна опору зв'язку і повністю визначена геометрією системи і частотою. Розрахувавши її заздалегідь, можна користуватися (2.8) для визначення. При наявності контрольного зразка з відомою? 1 можна визначити зсув частоти? f 1 , що виникає при внесенні контрольного зразка. Тоді? х - невідомого зразка визначається формулою:
. (2.9)
Таким чином, вимір? зведено до вимірювання зсуву резонансної частоти при внесенні зразка в резонатор. Представлено дві установки для проведення цього експерименту за методом проходження і методу відсмоктування.
3. Електротехнічні вимірювання ? і tg ?
Методика та апаратура для вимірювань регламентовані відповідним стандартом [4]. Для вимірювань застосовуються двохелектродна, трёхелектродная система та вимірювальна осередок в діапазоні частот від 100 Гц до 5 МГц.
.1 Трёхелектродная система
Трёхелектродная система застосовується у всьому діапазоні частот. У цій системі використовують потенційний електрод 1, вимірювальний електрод 2 і охоронний електрод 3.
При обчисленні діелектричної проникності треба враховувати крайову ємність і ємність по відношенню до землі. Ємність зразка визначають за формулою:
, (3.1)
де - виміряне значення ємності.
Формули для обчислення і наведені в таблицях 3.1 та 3.2 для трьох- і двоелектродного методу відповідно, а визначається виміром.
Істинне значення tg? обчислюється за формулою:
, (3.2)
де - виміряне значення тангенса кута діелектричних втрат.
.2 Двоелектродна система
Для цієї системи справедливі загальні формули, наведені в п. 3.1. Двухелектродную систему використовують тоді, коли можна знехтувати поверхневою провідністю зразка, або ж прилади просто конструктивно не дозволяють підключення охоронного електрода. Очевидно те, що ця система поступається трёхелектродной, оскільки для неї доводиться враховувати крайову ємність. Для даної системи - ємність, що враховує неоднорідність електричного поля на кінцях пластин конденсатора.
Як для двоелектродної, так і для трёхелектродной систем використовуються приблизно однакові матеріали для виготовлення електродів. Отже, електроди виготовляються:
· З металевої фольги (олово, свинець, відпалений алюміній),
· Шар срібла, цинку або алюмінію наноситься на поверхню зразка вжіганіем, катодним розпиленням або випаровуванням у вакуумі. Вжигание застосовується для керамічних або скляних матеріалів,
· З струмопровідної гуми,
· З благородних металів у вигляді натискних електродів.
.3 Вимірювальна комірка
При частотах вище 100 кГц рекомендується використовувати вимірювальну комірку з мікрометричним гвинтом або електронні вимірювачі типу Е7-20.
Відносна діелектрична проникність визначається за формулою:
, (3.3)
де - ємність конденсатора, в якому простір повністю заповнене досліджуваним діелектриком, а - міжелектродному ємність у вакуумі, яку при розрахунках можна заміряти межелектродной ємністю повітря, тому ? сухого повітря при нормальних атмосферних умовах близька до одиниці. Тангенс кута втрат обчислюється за формулою (3.2)
4. Розробка методики для вимірювань
.1 Проект оснащення для вимірювань
Для експериментального дослідження зразків кераміки ВК - 98, виготовлених у вигляді дисків, обраний двухелектродний метод. Для здійснення вимірювань обраним методом була спроектована і зроблена оснащення для вимірювань. Дана оснастка повинна забезпечувати площинний затиск зразка за допомогою двох гвинтів. Складальне креслення приведений у малюнку 4.1, специфікація винесена в додаток.
При знятті результатів вимірювань задіяний вимірювач імпедансів Е7-20.
Після того як оснащення була зроблена, виробилися заміри зразків кераміки. Вимірювач визначає ємність оснастки з діелектриком, наступним чином:
· Зразок поміщається в оснастку і затискається двома гвинтами для забезпечення паралельного притиску;
· К?? лектродам підключаються штатні затискачі кабелю вимірювача 5 раз для кожного зразка для зменшення помилки при вимірах.
Для поліпшення прилягання зразка до електродів, диски змащувалися з двох сторін вазеліновим маслом.
У ході ви...
