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专利号: 2021110397239
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种交流电场下毛细管模型的阻抗频率特性的测量装置,其特征在于,包括:石英玻璃毛细管(1),离子溶液池(2)、不锈钢丝网(3)、不锈钢板(4)、限流电阻(5)、无感采样电阻(6)、交流变频电压源(7)和示波器(8);

离子溶液池(2)有两个,两个离子溶液池(2)之间相邻的侧壁通过12根长石英玻璃毛细管(1)连接,并且石英玻璃毛细管(1)能够贯穿侧壁接通离子溶液池(2)内部,这12根长石英玻璃毛细管(1)并行粘接在一起;

离子溶液池(2)通过绝缘的亚克力材料制作;

在离子溶液池(2)之间接触石英玻璃毛细管(1)的内壁上设有不锈钢丝网(3),不锈钢丝网(3)对面的离子溶液池(2)内壁上设有不锈钢板(4),不锈钢板(4)作为导电电极,不锈钢丝网(3)作为测量电极;

限流电阻(5)的一端与石英玻璃毛细管(1)左侧的离子溶液池(2)中的导电电极连接,限流电阻(5)另一端与交流变频电压源(7)连接;

无感采样电阻(6)的一端与石英玻璃毛细管(1)右侧的离子溶液池(2)中的导电电极连接,另一端与交流变频电压源(7)的另一端连接;

交流变频电压源(7)为整个电路提供稳定的不同频率的电压激励;

示波器(8)有两个电压探头,分别为电压探头A(9)和电压探头B(10),电压探头A(9)的两端分别与两个离子溶液池(2)中的测量电极连接用于测量毛细管两端的电压波形;

电压探头B(10)的两端与无感采样电阻(6)的两端相连用于无感采样电阻的电压波形;

电压探头A(9)和电压探头B(10)的黑色端需接在电路的同一节点上,以此来保证阻抗角的准确性。

2.根据权利要求1所述的一种交流电场下毛细管模型的阻抗频率特性的测量装置,其特征在于:离子溶液池(2)尺寸为10cm×10cm×10cm。

3.根据权利要求2所述的一种交流电场下毛细管模型的阻抗频率特性的测量装置,其特征在于:不锈钢丝网(3)和不锈钢板(4)的面积都为10cm×8cm,其长边都与溶液池内壁的高平行;不锈钢丝网紧贴石英玻璃毛细管(1),不锈钢板(4)置于离子溶液池(2)中与不锈钢丝网(3)平行且两者间距为8cm。

4.根据权利要求3所述的一种交流电场下毛细管模型的阻抗频率特性的测量装置的测量方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:配置浓度都为1mol/L的NaCl溶液作为孔隙水,倒入离子溶液池(2);离子溶液池(2)的溶液也淹没过石英玻璃毛细管(1)管口,并充满所有石英玻璃毛细管(1),保证石英玻璃毛细管(1)中无气泡无空气来避免存在空气对实验结果造成影响;

步骤2:先用万用表测量无感采样电阻(6)阻值以确认其没有损坏,连接测量装置;

步骤3:实验中使用有效值为1‑20V的交流变频电压源(7)作为此电路的激励源,在

0.02kHz‑350kHz范围内从小到大调节交流变频电压源的频率依次测定各个频率下石英玻璃毛细管(1)两端的电压以及采样电阻两端的电压,以及两电压波形的相位角;调节频率时,先小间隔调节,后大间隔调节;

步骤4:根据下处理数据公式将测量数据计算流过石英玻璃毛细管(1)的电流模值及其阻抗模值;

为孔隙模型两端的电压, 为流过孔隙模型的电流,θ为孔隙模型的阻抗角, 为无感采样电阻R1的电压,根据欧姆定律, 表示为:孔隙模型的阻抗模|Z|和阻抗角θ可用下式求得: