基于CDC技术和虚拟仪器的液态物质相对介电常数测定仪的研制
基于介电常数和超声检测的液体识别装置及方法[发明专利]
![基于介电常数和超声检测的液体识别装置及方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/014fd5e54a7302768f9939a5.png)
专利名称：基于介电常数和超声检测的液体识别装置及方法专利类型：发明专利
发明人：梁丽华,徐圆飞,李保磊,翟利,张旭红,刘晓超
申请号：CN202011491825.X
申请日：20201216
公开号：CN112710707A
公开日：
20210427
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种基于介电常数和超声检测的液体识别装置及方法，解决了现有技术中不能高效、精准进行液体安检识别的问题。
该装置包括：测量单元、超声波检测装置、介电常数检测装置、处理器和指示装置；处理器用于通过比较待测液体的介电常数和预先存储的液体介电常数，确定待测液体是否满足第一安全条件，若待测液体不满足第一安全条件，则控制指示装置发出报警信息；根据容器测量宽度和超声波在容器测量宽度方向上的收发时间差计算超声波在待测液体中的传播速度，通过比较超声波在待测液体中的传播速度和预先存储的超声传播速度，确定待测液体是否满足第二安全条件，若待测液体不满足第二安全条件，则控制指示装置发出报警信息。
申请人：北京航星机器制造有限公司
地址：100013 北京市东城区和平里东街11号
国籍：CN
代理机构：北京天达知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：窦艳鹏
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基于介电常数的油液质量检测仪
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｏｉｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｌｏｗ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｌａｒｇｅ ｖｏｌｕｍｅ， ａ ｏｉｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ． Ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｕｓｅｄ ａ ｈｉｇｈ⁃ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｓｅｎｓｏｒ ｔｏ ｍｏｎｉｔｏｒ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｏｉｌ，ａｎｄ ｕｓｅｄ ａ ｓｍａｌｌ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｔｏ ｃｏｌｌｅｃｔ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｓｅｎｓｏｒ，ａｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｏｆ ｏｉｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｏｉｌ，ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｏｉｌ ｗａｓ ｄｅｄｕｃｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｄａｔａ ｗａｓ ｓｅｎｔ ｔｏ ｔｈｅ ｈｏｓｔ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｆｏｒ ｒｅａｌ⁃ｔｉｍｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ＵＳＢ ｓｅｒｉａｌ ｐｏｒｔ．Ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｈａｓ ａ ｇｏｏｄ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔａｎｔ ｃｏｍｐｏ⁃ ｎｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｏｉｌ．Ｔｈｅ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｉｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｏｉｌ ｄｅｇｒａｄａ⁃ ｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｍｏｎｉｔｏｒ ｔｈｅ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｏｉｌ ｌｉｑｕｉｄ． Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｍｅ⁃ ｃｈａｎｉｃａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｔｏ ｒｅｐｌａｃｅ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｏｉｌ ａｎｄ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ；ｏｉｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ｓｅｎｓｏｒ；ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ
固体液体电介质相对介电常数的测定优秀课件
实验仪器
SDK型介电常数测试仪，固体介质测微电极电容系统， 液体介质测试电极电容系统，频率计
交流电桥，游标卡尺，被测液体介质，被测固体介质
实验内容
1.电桥法测固体电介质的相对介电常数
（1）用游标卡尺和测微电极电容系统上的螺旋测微器， 依次测出样品的直径R和厚度t
（2）连接好线路，调节测量电极上、下极板间的间距， 使间距约为样品厚度的1.3倍。用测微电极电容系统上 的螺旋测微计测出间距D的大小
待测样品
图4-11-1 测微电极电容系统
实验原理
一、用电桥法测量固体电介质相对介电常数
C1= C0 + C边1 + C分
1 C2= C串 + C边2 + C
分2 C边1= C边2 、C分1= C分2 C0=ε0 S / D
C串= C2－C1+ C0
C 串 D 0 0 S St rrt0 0S S1rr(D 0St)
固体液体电介质相对介电常数 的测定优秀课件
实验目的
1.掌握固体、液体电介质相对介电常数的测量原理和方法 。 2.学会减小系统误差的实验方法 。
实验原理
一、用电桥法测量固体电介质相对介电常数
一组平行板电极组成的电容器
测微器
r
C2 C1
上电极
物理实验中测量电容量， 较常用的方法是用交流电桥来测量 下电极
Dt t
r
C串t
0SC串Dt
实验原理
二、用频率法测定液体电介质的介电常数
介电常数测试仪内部的电感L和被测试电容C构成LC振荡回路
f1, 2L C
即 C 4 2 1 L f 2 k f 2 2
其 中 k 2 4 1 2 L
DMSO-乙醇混合溶液相对介电常数特异性的理论与实验研究
DMSO-乙醇混合溶液相对介电常数特异性的理论与实验研究武志燕;黄卡玛【摘要】Therelative permittivity of dimethyl sulfoxide (DMSO) solutions,ethanol (C2 H5 OH) solutions and their mixtures have been measured at 20 ℃,respectively.Surprisingly,at certain concentration,it appears an exceptional phenomenon that the imaginary part εr" of mixtures relative permittivity is larger than that of their pure components.To explain the exceptional phenomenon on the mixtures relative permittivity,a systematical investigation about the molecular clusters (DMSO)m (C2 H5 OH)n as well as their cluster radii have been given using DFT paring the cluster radii of the binary clusters (DMSO) m (C5 H5 N)n with that of the pure clusters (DMSO) m and (C2 H5 OH) n,one can find that the results have given an reasonable explanation of the exceptional phenomenon on the imaginary part εr"of the mixtures relative permittivity.%在20℃下分别测量了二甲基亚砜(DMSO)、乙醇及其混合溶液的相对介电常数,发现某些浓度的混合溶液的相对介电常数虚部大于其任一组分的相对介电常数虚部的特异现象.为解释该特异现象,本文基于密度泛函理论对(DMSO)m (C2 H5 OH)n(m+n≤4)团簇进行了系统研究,并给出了相应分子团簇的团簇半径.通过分析分子团簇的团簇半径,发现计算结果可以很好的解释DMSO-乙醇混合溶液相对介电常数虚部出现的特异行为.【期刊名称】《四川大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(054)004【总页数】4页(P803-806)【关键词】DMSO;乙醇;介电常数;分子团簇【作者】武志燕;黄卡玛【作者单位】四川大学电子信息学院,成都610064;四川大学电子信息学院,成都610064【正文语种】中文【中图分类】O626.13近年来, 微波加热逐渐代替传统加热几乎渗透到了人类工作生活的各个领域[1-3], 如微波辅助化学反应、微波干燥以及食品的杀菌灭虫等等. 微波对物质的相互作用体现在物质对微波的吸收与反射, 即物质的介电性质. 因此, 从实验测量和理论模拟两方面研究物质介电性质对研究微波对物质相互作用是至关重要的.为了进一步扩大微波的应用领域, 越来越多的科研工作者开始对有机溶液的介电性质进行了研究. 杨晓庆等人[4]测量二甲基亚砜(DMSO)与水混合溶液的相对介电常数, 并发现在某些浓度下混合溶液的相对介电常数虚部大于其任一组分相对介电常数虚部的特异现象. 紧接着, 贾国柱等人[5]测量N,N-二甲基甲酰胺(DMF)与水混合溶液的相对介电常数, 同样发现了相似的特异现象. 他们推测出现这种特异现象的原因是溶液混合后所产生的高频摩擦项引起的. Khirade等人[6]分别对DMSO与乙醇、乙二醇乙醚、丙醇二元混合溶液的静态介电常数和弛豫时间进行了测量. 但到目前为止, 还没有文献报道混合溶液的介电常数出现特异性的微观成因. Bertoluzza等人[7]曾报道了DMSO-water的拉曼和红外光谱, 并将谱图的变化与混合溶液中的团簇结构联系起来. 对于谱线的解释正好与DMSO在浓度较高时破坏水分子团簇结构, 在浓度较低时有加强作用的能力相一致. 由此, 我们尝试用分子团簇来解释混合溶液相对介电常数出现特异现象的微观成因.本文以DMSO-乙醇混合溶液作为研究对象, 从实验和理论两方面入手来探究微波与物质之间的相互作用机理. 首先, 先通过矢量网络分析仪测量出DMSO与乙醇在20 ℃下及不同浓度下的相对介电常数. 其次, 本文基于密度泛函理论对DMSO-乙醇混合分子团簇结构进行了研究. 最后, 从分子团簇的角度对DMSO-乙醇混合溶液相对介电常数虚部出现特异现象进行了解释.实验中所用到的DMSO(99.5%, 分析纯)和乙醇(99.5%, 分析纯)溶剂全部购买于成都科龙化工试剂厂, 并未进一步进行提纯. DMSO-乙醇混合溶液的相对介电常数是用矢量网络分析仪(ZVA50)和一个高灵敏探头(DAKS-3.5)测量得到的, 测量系统如图1所示. 测量系统是通过空气、标准短接电路以及20 ℃去离子水进行校准的. 每一组样品测量至少四次, 并求平均值.基于密度泛函理论, 对DMSO-乙醇分子团簇((DMSO)m(C2H5OH)n,m+n≤4)的团簇结构进行了研究. 借助ABCluster软件[8]的人工蜂群算法搜索得到了最初的团簇结构. 随后, 采用密度泛函理论中的M06-2X /6-311G (d, p)方法[9], 在Gaussian 03软件包[10]中对所预测得到的各个尺寸的团簇的备选低能结构进行了进一步几何优化. 最后通过Multiwfn程序[11]计算了各个尺寸团簇中最稳定团簇的团簇半径.根据图1所示的实验系统, 本文测量了在20 ℃时不同体积浓度V(DMSO)%下DMSO-乙醇混合溶液的相对介电常数, 并将混合溶液在2.45 GHz时的相对介电常数随体积浓度V(DMSO)%的变化曲线绘于图2中. 从图2中看到, 在某些浓度下, DMSO-乙醇混合溶液相对介电常数的虚部ε″r出现了大于其任一组分相对介电常数虚部ε″r的特异现象. 此外, 为了验证本文实验装置的准确性, 本文测量了温度在20 ℃的乙醇溶剂在频率为0.2～10 GHz的相对介电常数曲线, 曲线绘于图3中. 同时, 以对比项的形式将之前文献中报道的结果[12, 13]也绘于图3中. 通过曲线对比发现, 使用本文所介绍的测量装置所测量得到的相对介电常数曲线与之前文献中报道的曲线[12, 13]符合一致. 由此可以证明本文测量得到的DMSO-乙醇混合溶液的相对介电常数是可信的.基于密度泛函理论, 我们对DMSO-乙醇混合分子团簇结构进行了研究, 并计算了相应分子团簇的团簇半径. 图4给出了各个尺寸团簇的最稳定结构, 并相应的给出了每个分子团簇的团簇半径. 为验证本文中所给出的团簇结构的正确性, 我们将之与文献中所报道的团簇结构进行了对比. 对比结果显示：本文中所得到的较小的团簇结构与已报道的结构是一致的, 如(DMSO)2[14]、(C2H5OH)2[15]、(DMSO)(C2H5OH)[16]等. 由此可推出, 本文中所给出的其他尺寸的团簇结构也是可信的.从图2中看出, DMSO-乙醇混合溶液相对介电常数的实部随着体积浓度V(DMSO)%的增大而逐渐增大, 而其虚部随体积浓度V(DMSO)%的增大出现了先增大后减小的变化趋势. 尤其是, 在某些浓度下, DMSO-乙醇混合溶液相对介电常数虚部出现了大于其任一组分相对介电常数虚部的特异现象. 混合溶液介电常数的虚部体现了体系弛豫过程中能量耗散, 能量耗散的多少与混合溶液中分子团簇的一些性质有关, 如分子团簇半径, 分子运动速度等. 若团簇半径越大, 那么弛豫过程中的能量耗散就越多. 为解释该特异现象, 本文基于密度泛函理论对(DMSO)m(C2H5OH)n(m+n≤4)团簇结构进行了研究, 并给出了相应分子团簇的团簇半径. 从图4中发现：在组成分子团簇的分子个数一致的情况下, 多数二元团簇的团簇半径要大于乙醇团簇和DMSO团簇. 较大的分子团簇半径会在体系的弛豫过程中产生更多的能量耗散, 进而引起体系介电常数的虚部增大. 由此我们可以得出结论：在DMSO溶液与乙醇溶液混合之后会产生一些半径较大的二元团簇,这些团簇的存在可能是引起DMSO-乙醇混合溶液相对介电常数虚部出现特异性的微观因素.我们通过实验测量了DMSO-乙醇混合体系的相对介电常数, 结果显示在某些浓度下混合溶液相对介电常数的虚部大于其任一组分的相对介电常数虚部的特异现象. 同时, 基于密度泛函理论对(DMSO)m(C2H5OH)n(m+n≤4)团簇的结构及团簇半径进行了系统研究. 由于介电常数的虚部的变化与分子团簇的团簇半径有着直接联系, 本文对所得到的分子团簇的团簇半径进行了对比分析, 并推测某些具有较大团簇半径的团簇的存在可能是引起DMSO-乙醇混合溶液相对介电常数特异性的微观因素.【相关文献】[1] Metaxas A C, Meredith R J. Industrial microwave heating [M]. Cambridge: University of Cambridge, 1988.[2] Grant E H, Halstead B S J. Dielectric parameters relevant to microwave dielectric heating [J]. Chem Soc Rev, 1998, 27: 213.[3] Zhao T, Hou C, Zhang H,etal. Electromagnetic wave absorbing properties of amorphous carbon nanotubes [J]. Sci Rep-UK, 2014, 4：5619.[4] 杨晓庆, 黄卡玛, 贾国柱. 二甲基亚砜-水混合溶液的等效介电常数特异性研究 [J]. 化学学报, 2008, 66: 1107.[5] 贾国柱,黄卡玛, 杨晓庆, 等. DMF 水溶液的等效介电常数特异性 [J]. 物理化学学报, 2009, 25: 1906.[6] Khirade P W, Chaudhari A, Shinde J B,etal. Static dielectric constant and relaxation time measurements on binary mixtures of dimethyl sulfoxide with ethanol, 2-ethoxyethanol, and propan-1-ol at 293, 303, 313, and 323 K [J]. J Chem Eng Data, 1999, 44: 879.[7] Bertoluzza A, Bonora S, Battaglia M A,etal. Raman and infrared study on the effects of dimethylsulphoxide (DMSO) on water structure [J]. J Raman Spectrosc, 1979, 8: 231. [8] Zhang J,Dolg M. ABCluster: the artificial bee colony algorithm for cluster global optimization [J]. Phys Chem Chem Phys, 2015, 17: 24173.[9] 马登学，夏其英，高志梅.理论研究不对称团簇(HFBN3)n(n=1-6)的结构和稳定性[J].四川大学学报：自然科学版， 2016， 53： 1299[10] Frisch M J, Trucks G W,etal. GAUSSIAN 03, Revision E.01, Gaussian, Inc., Wallingford, CT, 2004.[11] 蒋君好，周辉，蒋启华，等.TPPFe(Ⅱ)、L-Thr-TPPFe(Ⅱ)的电子结构特征及其载氧功能模拟[J].四川大学报：自然科学版， 2016， 53： 367.[12] Sato T, Chiba A, Nozaki R. Dynamical aspects of mixing schemes in ethanol-water mixtures in terms of the excess partial molar activation free energy, enthalpy, and entropy of the dielectric relaxation process [J]. J Chem Phys, 1999, 110: 2508.[13] Grant E H, Halstead B S J. Dielectric parameters relevant to microwave dielectric heating [J]. Chem Soc Rev, 1998, 27: 213.[14] Shikata T, Sugimoto N. Dimeric molecular association of dimethyl sulfoxide in solutions of nonpolar liquids [J]. J Phys Chem A, 2012, 116: 990.[15] Tschumper G S, Morokuma K. Gauging the applicability of ONIOM (MO/MO) methods to weak chemical interactions in large systems: hydrogen bonding in alcohol dimmers [J]. J Mol Struct: Theochem, 2002, 592: 137.[16] Koné M, Illien B, Laurence C,etal. Can quantum-mechanical calculations yield reasonable estimates of hydrogen-bonding acceptor strength? The case of hydrogen-bonded complexes of methanol [J]. J Phys Chem A, 2011, 115: 13975.。
液体材料介电常数测试方法研究
因 此 ， 测 电 容Ｃ的容 量 为 ： 所
Ｃ：
由 （ ）－（ １ 式 ， ： ９ ￥ １） 得 Ｉ １
ｒ ： 一
： 兰 兰
（ ＋ ） ８ ２ 厂
：
（ １ １）
若 要 测 定 液 体 电 介 质 的 相 对 介 电常 数 为８，选 用 适 用 于 液
体 介 质 的测 试 传 感 器 ． 即采 用 如 图 １ 示 的 圆柱 形 电容 器 传 感 所 器 ． 没 有 冲人 被 测 液 体 前 的 电 容 值 可写 为 ： 其 Ｃｏ ：
式 中 ， 圆 柱 面极 板 的高 度 ， ｒ 别 为 两个 同心 圆柱 面 的 ｌ 为 Ｒ，分
半 径 ． 被测 的液 体 电介 质 在 传 感 器 内的 高 度 为Ｘ 则 此 时 的 电 设 ．
容 为
ｍ
珊
Ｃ：— ｏｌ ｘ ２ （－ ） ￣
—
Ｑ 兰 ｌ（ ， ｎＲ／） ｌ ／） ． Ｉ ， ｌ ．
！
（ ）１ 一 ＋
一
ห้องสมุดไป่ตู้
（２ １）
式 （２ 中， ，是注入液体介质材料 前后 的频率 ， 出求 １） ｆ ｆ ｌ１ 可测 ｔ（ ｒ ｎ ＲＩ ）
（ ６ 出待 测 液 体 电介 质 的相 对 介 电常 数 ． ） 电容 一 出频 率 的关 系如 图 输
、
３ 示 所
Ｈ Ｉ Ｈ
１引 言 ．
电介 质 材料 在外 加 电 场 时 会 产 生 感 应 电荷 而 削 弱 电 场 ． 原 外 加 电 场ｆ 空 中１ 最 终 介 质 中 电 场 比值 即 为介 电常 数 。 用 电 真 与 常
△ ：Ｃ—Ｃ ２ ￣（ －１ Ｃ ｏ ＺｏＧ ） ：— — ｘ
简易介电常数测定仪的设计与制作
简易介电常数测定仪的设计与制作PB07203143物理系三班王一飞实验题目：简易介电常数测定仪的设计与制作实验目的：了解多种测量介电常数的方法及其特点和适用范围，掌握替代法，比较法和谐振法测固体电介质介电常数的原理和方法，用自己设计与制作的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数。
实验内容：1. 根据所给仪器、元件和用具、采用替代法设计一台简易的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数r ε。
2. 用比较法设计一台简易的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数r ε。
3. 用谐振法和谐振替代法设计一台简易的介电常数测试仪，测量压电陶瓷的介电常数r ε。
注：谐振替代法，每个直接测量量各测6次，并做误差分析（计算结果的合成不确定度）。
实验仪器、元件与用具：信号源一台，多用表一块，电容箱一个，交流电阻箱一个，压电陶瓷一个，电感器一个，导线若干，黄铜片二片，泡沫塑料一块。
实验步骤：一、替代法（a ）1. 由于实验室没有开关、S R 和X R 。
按图1先连 接好电路，置Ω=k R 102. 先把X C 接入电路中，调节信号源频率、电压，使电流表读数稳定，并记下其值X I 3. 再把S C 代替X C 接入电路中，调节S C ，使电流表示数I 与I 相等，记录C 值 图1. 替代法（a ）4. 重复以上步骤5次，得到6组S C 值二、替代法（b ）1. 由于实验室没有开关、S R 和X R 。
按图2先连接好电路。
2. 先把X C 接入电路中，使电压表读数稳定，记下其值V x3. 再把S C 代替X C 接入电路中，调节S C ，使电压表示数V s 与V x 相等，记录S C 值4. 重复以上步骤5次，得到6组S C 值 图2. 替代法（b ） 三、比较法 1. 按图3连接电路2. 用万用电表分别测量X C 和S C 上的电压值X V 和S V ，并记录电容箱的电容值S C3. 重复以上步骤5次，得到6组S C 值 图3. 比较法四、谐振法1. 按图4连接好电路，置电感H L 1=，电阻Ω=k R 12. 调节信号源的频率，使电压表示数达最大，此时回路谐振，记录此时的频率f3. 重复以上步骤5次，得到6组S C 值 图4. 谐振法五、谐振替代法使电压表示数达最大2. 固定频率不变，用S C 代替X C 接入电路，调节S C ， 使电压表示数再次达到最大，记录此时的S C 值3. 重复以上步骤5次，得到6组S C 值 图5. 谐振替代法 注意事项：1. 压电陶瓷片易碎，安装固定时要特别小心。
一种测量固液体电介质相对介电常数的实验装置[实用新型专利]
![一种测量固液体电介质相对介电常数的实验装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/7075c5ff14791711cd791755.png)
专利名称：一种测量固液体电介质相对介电常数的实验装置专利类型：实用新型专利
发明人：段鹏飞,薛磊,罗胜阳,张钰,樊则宾
申请号：CN201920809784.0
申请日：20190531
公开号：CN210803588U
公开日：
20200619
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种测量固液体电介质相对介电常数的实验装置，属于介电常数测量装置技术领域。
该测量固液体电介质相对介电常数的实验装置，包括主体结构、液体介质测量结构和固体介质测量结构；所述主体结构包括底板、圆柱形支柱、圆形底板、接线柱槽和罩壳；所述液体介质测量结构包括金属软管、测量探头和导线；所述固体介质测量结构包括下极板、下拉板、上极板和导线。
本实用新型结构合理，操作简单，使用方便，实验误差小，实验效果明显，对学生探究液体电介质相对介电常数随温度变化而变化这一物理现象以及学习掌握测量固、液体电介质相对介电常数的方法有很大帮助。
申请人：昆明理工大学
地址：650093 云南省昆明市五华区学府路253号
国籍：CN
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液体介电常数测试方法研究与测试盒开发
（ ２ ）
第 ２期
钱 文虎 等 ： 液 体介 电常数测 试方 法研 究 与测试 盒开 发
３
量 结果 的影 响 ， 同 时 由于测量 内 、 外 电极处 于金 属容 器 内部 ， 屏 蔽 了外界 电磁 场 的干扰 ； 另一 方 面减少 了测量 液 体 由于热 膨胀 效应 产 生 的误 差 ， 极 大地 提高 了测 量精 度 。 与平板 电容 器相 比 ， 圆柱 电容器 更不 易受 到干扰 ， 因此测 试精 度就 更 高 。
油 质量 好 坏 的一 种有 效 手段 是测 试 其介 质损 耗 因子 ， 由 于过热 或 氧化 而 引起 油质 老化 或混 入 其 它微 量杂 质 时， 在 用化 学 方法 尚不 能 察觉 时 ， 介 质损 耗 因数 就 已明显 的分 辨 出来 ； 油 液 分析 诊断 技术 中 ， 润 滑油 液 中 的
＝
图 １ 平 板 电容 器 理 论 模 型
等
（ １ ）
冲人 被测 液体 后 的 电容值 可写 为
ｃ … 等
因此 被测 液体 的相 对介 电常数 为
【 收 稿 日期］ ２ ０ １ ３ － ０ ３ — ２ ６ ［ 基 金 项 目】国家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ １ １ １ ０ ４ １ ９ ４ ） 【 作 者 简 介］ 钱文虎 （ １ ９ ８ ０ － ） ， 男， 江 苏 常 熟人 ， 实验师。
第 ２ ６卷
２ ０１ ３年 ６月
第 ２期
苏 州 科 技 学 院 学报 （ 工 程 技术 版 ）
Ｖ ｏ １ ． ２ ６
Ｎ ｏ ． ２
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ （ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ） ｇ
一种手持式气、液体介电常数测试仪[实用新型专利]
![一种手持式气、液体介电常数测试仪[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/70356ecea5e9856a561260f6.png)
专利名称：一种手持式气、液体介电常数测试仪专利类型：实用新型专利
发明人：田树梁
申请号：CN201520033470.8
申请日：20150119
公开号：CN204515024U
公开日：
20150729
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型属于石油、化工、食品、环保等领域的试验、检测仪器领域，尤其涉及一种手持式气、液体介电常数测试仪。
该检测仪包括可手持的管状支撑杆，支撑杆一端连接可拆卸的传感器总成，另一端固定具有面板的内空壳体，壳体内设置检测电路以及液晶显示器，所述传感器总成的输出线通过管状支撑杆与壳体内的检测电路连接。
本实用新型所装配成产品后体积小、质量轻、携带、使用方便；采用的电学结构大大减低了电能消耗；可以在各种现场直接检测，省去了采样后到实验室检测的繁琐过程；消除了从采样到检测过程中的各种环境污染过程。
申请人：丹东丹联仪表检测技术研究有限公司
地址：118000 辽宁省丹东市临港产业园区仪器仪表产业基地启动区研发中心1号楼A22号
国籍：CN
代理机构：沈阳维特专利商标事务所(普通合伙)
代理人：屈芳
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【CN109900747A】一种适用于液体介电常数探测的电容阵列采样装置【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910159263.X(22)申请日 2019.03.04(71)申请人 西安苏普瑞斯检测科技有限公司地址 710000 陕西省西安市高新区高新二路15号瑞吉大厦10701-7103室(72)发明人 王琦 辛云宏 陈安东 (51)Int.Cl.G01N 27/02(2006.01)G01N 27/22(2006.01)(54)发明名称一种适用于液体介电常数探测的电容阵列采样装置(57)摘要本发明涉及一种适用于液体介电常数探测的电容阵列采样装置，包括电路板，所述电路板的上表面设置有顶层电容阵列，电路板的下表面设置有底层电容阵列；所述顶层电容阵列与底层电容阵列以电路板为对称轴对称设置；该适用于液体介电常数探测的电容阵列采样装置，解决了市场上现有技术采样维数的限制，突破了仅能识别安全与危险的粗略分类，无需开瓶或开箱检检测，提高了液体检测的准确度，并为进一步数据分析识别液体类型提供数据采样基础；电容阵列通过布局布线和电容块的设计，提高了电容传感器的灵敏度和抗干扰性；通过阵列组合的控制方法，全方位获取待测液体介电常数变化的立体数据，为进一步液体识别提供数据。
权利要求书1页 说明书4页 附图4页CN 109900747 A 2019.06.18C N 109900747A权 利 要 求 书1/1页CN 109900747 A1.一种适用于液体介电常数探测的电容阵列采样装置，其特征在于：包括电路板(1)，所述电路板(1)的上表面设置有顶层电容阵列(2)，电路板(1)的下表面设置有底层电容阵列(3)；所述顶层电容阵列(2)与底层电容阵列(3)以电路板(1)为对称轴对称设置。
2.如权利要求1所述的一种适用于液体介电常数探测的电容阵列采样装置，其特征在于：所述电路板(1)的上表面、下表面还对称设置有信号控制线(4)。
液态电介质相对介电常数的测量
液态电介质相对介电常数的测量
刘保良;柯献辉;郜超军
【期刊名称】《物理与工程》
【年(卷),期】2001(011)006
【摘要】通过自制的专用电容器,采用电容测量仪测电容的方法,在物理实验中开设液体电介质的相对介电常数的测量实验.
【总页数】3页(P26-28)
【作者】刘保良;柯献辉;郜超军
【作者单位】郑州大学数理力学系,河南,郑州,450002;郑州大学数理力学系,河南,郑州,450002;郑州大学数理力学系,河南,郑州,450002
【正文语种】中文
【中图分类】TM93
【相关文献】
1.电介质相对介电常数测量的改进 [J], 王良才;陈翠贞
2.自复溶断器所用液态金属和电介质讨圈材料的选择[J], А.,ВА;金心
3.基于CDC技术和虚拟仪器的液态物质相对介电常数测定仪的研制 [J], 林国美;冯新泸;管亮
4.静电场对液态电介质极化作用的实验验证 [J], 潘友华
5.基于电场有限元分析的非接触法相对介电常数测量结果的修正方法 [J], 魏力强;苏金刚;贾伯岩;张鹏;伊晓宇
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常数电容传感器 ， 其原理 是在电容几何 规格不变 的
情 况 下 ， 测 物 理 量 通 过 影 响 电 容 极 板 问 的 电介 质 被
的介电常数来改变电容传感器 的 电容值 。 电容式 传 感器在化工产品特别是 石油产 品的水分 、 流量 以及 料位测量 中的应用较为广泛 。 电容检测 的调理电路 ， 主要可以分为两种类型 ：
容 只进 行 一次 充 放 电 即 可 完 成 对 被 测 电 容 的 测 量 ；
Ｃ Ｃ技术示意图如图 １ Ｄ 所示 。
④基于电荷放大原理 的电容测量 电路 ， 其是通 过测
量 极板 上 的激 励 信 号 所感 应 出的 电 荷量 而 得 到 所 测
电容值 ， 例如 ， 杨三序 。研究的基 于四相检测技术的 。 微电容传感器 ； ⑤其它 检测方 法 ， Ｖ ｆ 换法 、 如 ／转 电 路相位检测法 、 — Ａ Ｄ转换法以及 Ｐ ＷＭ法等。
检 测 与 仪 表
化 动 及 表 ２０３ ７： ～ 工自 化 仪 ，０ ，７ ）２６ １ （６ ５
Ｃｏ ｔｏ ｎ ｎｓｒ ｎｒ ｌａ ｄ Ｉ ｔｕｍｅ ｔ ｎ Ｃｈ ｍ ｉａ ｎ ｓｒ ｎ ｓｉ ｅ ｃ ｌＩ ｄｕ ｔｙ
基 于 Ｃ Ｃ技 术和虚 拟仪 器 的 液态 物 质 Ｄ 相 对 介 电 常 数 测 定 仪 的研 制
列芯片。
电介质 的相对介 电常数 ｓ 是 反映材 料特性 的
重要 参 数 … ， 是静 电学 、 电磁 学 、 电工 学 、 子 学和 材 电
料科学 中的一个重要物 理量 。 量 电介质 的相对介 测 电常数的一般方法是 ０ ， 将被测 物质作为 电容传感 器的一部 分 ， 通过测量电容 的方法来实现。 电容值 的 测量实质是电容传感器 的一种检测应用 ， 即变 介 电
林 国美 ， 冯新 泸 管 亮 ，
（． １南京军 区 联勤部 ， 南京 ２０ ３ ；． １０ ７ ２ 后勤工程学院 军事油料应用与管理工程系 ， 重庆 ４ １ １ ） ０ ３ １
摘 要 ： 提 出 了一种 基 于 电容 数 字 转换 器 （ Ｄ 技 术 和 虚 拟 仪 器 检 测 方 法 ， 计 了 一 种 基 于 Ｐ Ｂ技 术 的 叉 Ｃ Ｃ） 设 Ｃ 指 电容液 体 物 质 检 测 传 感 器 ， 以 此 为 基 础 研 制 了液 态物 质 相 对 介 电 常数 测 定 仪 器 。 仪 器采 用 的 Ｃ Ｃ 芯 片 为 并 Ｄ
Ａ ７４ 虚 拟仪 器数 据 采 集卡 为 Ｕ Ｂ ０ ８ 设 计 实现 了 Ａ ７４ Ｄ ７５， Ｓ ６０ ， Ｄ ７ ５芯 片 宽 范 围 电容 检 测 的 硬 件 电路 。 通 过 对 几 种 液
态物质相对介 电常数的检测 结果来看 ， 器具有较好的检测 准确性和重复性。 仪
关键词 ： 液 态物质 ； 相对介 电常数 ； 电容数 字转换 器（ Ｄ ） 虚拟仪 器 ＣＣ；
中图 分 类 号 ： Ｍ ３ 文献 标 识 码 ： 文 章 编 号 ： ００３３ （０ ０ ０ － ６ ４ Ｔ ９４ Ａ １０ —９ ２ ２ １ ）７０ ２ ３ ０ ４
１ 引 言
器 （ ａａｉ ｎｅｔ Ｄｇ ａ Ｃ ｎｅ ｅ Ｃ Ｃ ， 主要是 Ｃ ｐｃ ａｃ— 。ｉ ｔ ｏｖｒ ｒ Ｄ ） 其 ｔ ｏ ｉｌ ｔ 由美 国模拟器 件 （ Ｄ ） 司推 出的基 于 ∑・ Ａ Ｉ公 △体 系 架构 的 Ａ ７４ 、 Ｄ ７６ Ａ ７ ４ Ｄ ７５ Ａ ７４ 、 Ｄ ７ ７及 Ａ ７ ４ Ｄ １２等系
（） ２ 专用的集成 电路 。专用 的电容 检测集成 电
路可以分为两种类别 。一种 是 电容／ 电压 转换集 成
图 １ 电 容数 字转 换 器
Ｃ Ｃ的主要优点是具有很 高 的噪声抑 制能力 、 Ｄ
芯片 ， 例如瑞士 Ｘ Ｍ Ｃ Ｅ ＩＳ公 司的可 编程低 功耗 电容 传感器调节芯片 Ｘ ２ Ｏ 、 Ｅ ０ ４ 德国 Ａ Ｅ Ｏ ３Ｘ ２ ０ ， ＭＧ公 司
电路 Ｘ ２０ Ｅ ０ ４芯 片的 电容传 感器 信号 调理新 方法 。 郭彦蕊等 将 Ａ ７ ４ 应用 于油井含水率检 测电路 Ｄ ７５ 中， 梁胜等 也 设计 了基于 Ａ ７４ Ｄ ７５的无接触 式电 容式角度传感 器 ， 坚刚 等 研究 了基 于 Ａ ７４ 马 Ｄ ７６
的 电容 法 问 隙测 量 方 法 。 本文 利用 Ｃ Ｃ芯 片 Ａ ７４ Ｄ Ｄ ７５实现 了电容 的检测 。 ２ Ｃ Ｃ 技 术及 Ａ ７４ Ｄ Ｄ ７ ５芯 片介 绍
从 电路实现和检测 准确性来 说 ， 专用 的电容检
测集 成 芯 片 逐 渐 得 到重 视 和广 泛 应 用 。 王献 峰 等
研究 了基 于 Ｃ Ｖ ２ Ａ ４４的变压 器油微 水检测 ， 丁振荣 等 研制 了基 于 Ｃ Ｖ ２ Ａ ４４的油 品含 水 率 在线 测量 仪 。蒋家云等 建 立 了一种基 于二元 调宽 式信 号 拾取专用集 成 电路 Ｂ ５０ Ｈ ０ １的微 电容 检测 平 台， 谢
的 Ｃ Ｖ １ 、 Ａ ４ ４系列 ； 一 种 是 电 容 数 字 转 换 Ａ ４４ Ｃ Ｖ ２ 另
收 稿 日期 ：０ ０ ３－５ 修 改 稿 ） ２ １４２２术 和虚拟仪 器的液态物质相对介电常数 测定仪的研制 基 Ｄ
（） １ 分立元 件法 。 目前 的相关 研究 较多 ， 究 研
重 点是 解 决 微 小 电容 的检 测 问题 。按 照 检 测 或 转 换
原理来分类 ， 其典型检 测电路主要有 ’ ： ／ ①Ｃ Ｖ转 换测量 电路 ， 主要包括充／ 放电电容测量电路和交 流
锁相放大 电容测量 电路两种 ； ｃ电桥 电容测 量方 ②Ａ 法； ③基于 Ｖ Ｔ变换 的 电容 测量 电路 ， 对被 测 电 ／ 其