Анализ диэлектрических свойств образцов нефти различных месторождений
Курсовой проект - Геодезия и Геология
Другие курсовые по предмету Геодезия и Геология
лампового вольтметра, смонтированного в приборе, как это схематически показано на рис.2.2. Расчёт ёмкости образца производится по формулам:
(14)
Рис. 2.2. Принципиальная схема куметра.
Определение диэлектрической проницаемости сводится к измерению ёмкости измерительного конденсатора при заполнении его веществом. Так как ёмкость измерительного конденсатора, заполненного веществом, равна:
(15)
(16)
Где ёмкость пустого конденсатора, паразитная ёмкость, обусловленная краевыми эффектами и ёмкостью монтажных проводов.
Для определения необходимо откалибровать конденсатор по эталонным веществам. Эти вещества должны легко очищаться, быть химически устойчивыми, иметь малую электропроводность и малые диэлектрические потери. Кроме того, эталонные жидкости не должны испытывать дисперсию диэлектрической проницаемости в выбранном диапазоне частот. При калибровке с помощью двух эталонных жидкостей получаем:
(17)
Где измеренные ёмкости конденсатора с эталонными веществами, и - относительные диэлектрические проницаемости эталонных веществ.
Зная ёмкость из (14), а также рабочую ёмкость и паразитную ёмкость из (17), находим
(18)
В исследуемом диапазоне частот электромагнитных колебаний для определения диэлектрических параметров могут быть использованы куметры типа ВМ 560 (диапазон частот 50 кГц-30 МГц) и Е4-11 (диапазон частот 10 МГц -300 МГц). Погрешность, даваемая куметром при измерении материалов со средними потерями и при работе на частотах ниже 10 МГц, составляет по порядку величины 10- 15% для тангенса угла потерь и 5-10% для диэлектрической проницаемости, т. е. обеспечивает достаточную точность для целого ряда практических случаев. Учитывая, кроме того, простоту работы, а также то обстоятельство, что куметр является широко распространенным прибором, выпускаемым промышленностью, описанный метод можно рассматривать как наиболее доступный для широкого применения, особенно при работе на сравнительно низких частотах, на которых влияние соединительных проводников мало.
Измерение сравнительно больших потерь( >1) при использовании резонансных методов затруднено тем обстоятельством, что при этом в значительной мере ухудшаются резонансные свойства колебательного контура. Эта трудность может быть, однако, преодолена использованием весьма малых количеств исследуемого вещества (при неизбежном увеличении погрешности измерений). При работе на низких частотах ( < 1 МГц) широкое применение находят различные мостовые схемы (типа моста Шеренга), методика работы, на которых в настоящее время достаточно хорошо разработана[9].
.2 Паразитные параметры
Паразитные параметры. Реальные конденсаторы, помимо ёмкости, обладают также собственными ">сопротивлением реального конденсатора можно представить следующим образом:
"> - собственная ёмкость конденсатора;
- сопротивление изоляции конденсатора;
- эквивалентное последовательное сопротивление;
- эквивалентная последовательная индуктивность.
Тангенс угла потерь - отношение мнимой и вещественной части комплексной диэлектрической проницаемости.
Потери энергии в конденсаторе определяются потерями в диэлектрике и обкладках. При протекании переменного тока через конденсатор векторы напряжения и тока сдвинуты на угол , где - угол диэлектрических потерь. При отсутствии потерь . Тангенс угла потерь определяется отношением ">активной мощности .[11]
Для проведения диэлектрических измерений методом куметра необходимо изготовить измерительную ячейку. При ее конструировании должны быть учтены следующие требования:
- размеры ячейки должны быть много меньше длины электромагнитного излучения, на которой проводятся измерения;
- межэлектродное пространство должно быть много меньше высоты цилиндрического конденсатора для избегания краевых эффектов;
- для проведения измерений на куметре ВМ 560 в рабочем диапазоне частот емкость измерительной ячейки с заполнением исследуемым веществом должна составлять 20 пФ.
- конструкция ячейки должна соответствовать минимальному значению паразитной емкости
.3 Описание экспериментальной ячейки
В связи с вышесказанным для проведения измерений диэлектрических свойств жидких образцов нефти выбрана цилиндрическая ячейка, фотография которой приведена на рис.11.
Рис. 11. Фотография