[發明專利]一種針對液體及固液相變的變溫介電常數測量池

有效

• 申請號: 201611125859.0
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106707033B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 鄭瑞廷;蒙鵬;程國安
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種針對液體及固液相變的變溫介電常數測量池，其包括上電極、下電極、保護電極、上蓋、內膽、外殼、進出水口連接頭、熱電偶、BNC轉接頭等部件。各部件能夠相互配合，形成結構穩定、密封性良好、能夠實時調節樣品溫度變溫介電常數測量池。本發明的一種針對液體及固液相變的變溫介電常數測量池，與循環恒溫水浴機、阻抗分析儀連接，實現對樣品溫度的精確控制，并能夠精確地測量液體在不同溫度下及發生固液相變時的介電常數變化；測量池結構穩定，抗振動、電磁干擾性強，所測得數據重復性高；在對液體進行變溫及發生固液相變時，能夠保證樣品與電極接觸緊密，確保測得數據的可信度；降低了介電變溫測量的造價與維護難度。

技術領域

本發明涉及介電常數的測量，尤其涉及一種液體變溫及液體在發生固液相變時的介電常數測量池。

背景技術：

在液體溫度發生變化以及液體自身發生固液相變時，針對其介電常數，目前利用阻抗分析儀對其進行測量。在常規方法中，基于兩電極平行板電容器法對測量池進行結構設計。其結構為利用石英纖維隔開上下電極片；通過測量空氣與樣品的電容，最終利用所測得的樣品電容與空氣電容之比，得到樣品的相對介電常數大小。在添加樣品時，需要根據樣品的特性而選擇測量池，若樣品在所測溫度范圍內不揮發，并且無毒性、無腐蝕性，可將樣品直接滴加在兩電極片之間；若樣品在所測溫度范圍內存在揮發性，或具有毒性、腐蝕性，則需要利用具有密封特性的液體測量池。密封性液體測量池，是在上下電極之間添加特氟龍內襯，并在特氟龍內襯與上下電極板之間添加O型密封圈。在外力的壓迫下，電極片間得以形成封閉的空間，以防止樣品揮發與泄露；電極片之間仍然利用石英纖維隔開。為了使樣品發生溫度變化，常采用液氮變溫爐及溫控數字系統對樣品進行溫度控制。但這種常規方法存在以下幾點缺點：

1.利用石英纖維隔離上下電極片時，由于石英纖維的擺放位置具有隨機性；并且在安裝電極片時，電極片容易帶動池內液體，進而改變石英纖維的擺放位置。這兩種情況都容易使兩電極片之間無法保持平行。這種非平行狀態增大了電極間距的隨機性，并且無法保證在更換樣品后電極間距前后保持一致。這種電極間距的改變會對同一樣品在不同測量次數中所得到的樣品的電容值造成偏差。又由于石英纖維直徑極小，根據在電極間距極小時，很小的改變即可對所測電容產生極大的影響，進而導致所得樣品的介電常數存在較大的偏差與不可重復性。

2.針對樣品發生固液相變時，由于密封液體樣品池內部空間沒有留出余量；而液體發生相變時，往往會出現樣品體積的收縮或膨脹。因而當樣品體積發生改變時，此種測量池無法保證樣品與電極片之間具有良好接觸，進而使所測得的介電常數產生偏差。

3.液氮變溫爐與相配套的溫控數字系統，造價昂貴，體積龐大，并且在運轉時需要消耗大量的液氮，因而限制了樣品變溫測量的普及程度，提高了測量門檻與維護難度。

發明內容：

本發明要解決的技術問題是提供一種測量準確度高、抗干擾性強、密封性好、成本低廉、維護簡單并且能夠精確測量液體溫度發生變化及液體發生固液相變時的介電常數的測量池。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種針對液體及固液相變的變溫介電常數測量池，包括上電極、下電極、保護電極、上蓋、內膽、外殼、進出水口連接頭、熱電偶、BNC轉接頭等部件；其中上電極、下電極、上蓋、內膽、外殼的外形為軸心對稱。上電極和下電極都由圓盤金屬片與金屬桿組成；圓盤金屬片附帶連接臺階，臺階內附帶螺紋孔；金屬桿附帶螺紋，能夠通過與圓盤金屬片附帶的螺紋孔連接，成為T型電極。保護電極為圓筒狀，并附帶連接臺階、軸向通孔、螺紋。上蓋為T型軸心對稱結構，附帶螺紋、軸向通孔、密封槽、電極槽。內膽為軸心對稱結構，附帶沉頭通孔、軸向通孔、螺紋、電極槽與密封槽。外殼外形為去頂中空圓柱形，附帶螺紋孔、軸向通孔、軸向螺紋孔與徑向螺紋孔。