一种低温浆氢电容式密度测量装置及方法制造方法及图纸

一种低温浆氢电容式密度测量装置及方法，包括LCR测量仪和平板电极，平板电极一侧布置有第一椭圆柱电极，另一侧布置有第二椭圆柱电极，第一椭圆柱电极和第二椭圆柱电极的横截面均为椭圆形，并且第一椭圆柱电极和第二椭圆柱电极的横截面的长轴所在直线与平板电极平行；平板电极一端接两根导线，两根导线并联后接于LCR测量仪负极探头；第一椭圆柱电极一端与第二椭圆柱电极一端连接于LCR测量仪正极探头。本发明专利技术通过设置平板电极、第一椭圆柱电极和第二椭圆柱电极，分别组成两个电容，采用差动形式连接，提高了灵敏度。依据电容量与相对介电常数的关系，可以得到电极板间流体的相对介电常数，从而实现浆氢的密度的测量。从而实现浆氢的密度的测量。从而实现浆氢的密度的测量。

【技术实现步骤摘要】
一种低温浆氢电容式密度测量装置及方法


[0001]本专利技术涉及低温浆氢
，具体涉及一种低温浆氢电容式密度测量装置及方法。

技术介绍

[0002]低温浆体是指在液体中分散着细小固体颗粒的两相低温流体，目前较为常见的低温浆体有浆氢和浆氮。浆氢由于其较高的密度值及热容值，减小了对贮罐尺寸和绝热的要求，在用作火箭和航天飞机的推进剂方面有广阔的应用前景。对浆氢而言，固体颗粒的组分及分布情况对浆体的流动换热特性等有很大的影响，准确的实验数据亦是发展经验型或半经验型状态方程的基础，精密的密度测量装置对浆氢的推广有重大意义。
[0003]低温环境在一定程度上增加了浆氢密度测量难度，目前常用的测量方法主要有：辐射衰减法、声速法、微波法和电容法。其中，电容法密度测量装置通过测量电容器极板间电容量的变化来确定流过极板间工质的密度，且结构简单、易安装、动态响应快、安全可靠，被广泛应用于两相流测量。低温浆氢组分及密度的实验研究起步较晚，尚没有成熟的测量仪器产品，目前所存在的电容式密度测量装置适用温度范围较窄，低温下浆氢测量装置精度较差，测量参数易受扰动，难以实现高精度测量的要求。

技术实现思路

[0004]鉴于以上技术中存在的缺点，本专利技术的目的是提供一种低温浆氢电容式密度测量装置及方法，提高探测电容器的灵敏度，提高浆氢密度测量精度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0006]一种低温浆氢电容式密度测量装置，包括LCR测量仪、平板电极，平板电极的一端设置在第一绝缘装置上，另一端设置在第二绝缘装置上；所述平板电极一侧布置有第一椭圆柱电极，另一侧布置有第二椭圆柱电极，第一椭圆柱电极和第二椭圆柱电极的横截面均为椭圆形，并且第一椭圆柱电极和第二椭圆柱电极的横截面的长轴所在直线均与平板电极平行；
[0007]平板电极一端接两根导线，两根导线并联后接于LCR测量仪负极探头；
[0008]第一椭圆柱电极一端与第二椭圆柱电极一端均连接于LCR测量仪正极探头。
[0009]本专利技术进一步的改进在于，平板电极为正方形。
[0010]本专利技术进一步的改进在于，第一椭圆柱电极和第二椭圆柱电极的一端设置在第一绝缘装置上，另一端设置在第二绝缘装置上。
[0011]本专利技术进一步的改进在于，第一椭圆柱电极和第二椭圆柱电极对称设置在平板电极两侧；第一椭圆柱电极和第二椭圆柱电极的横截面的长轴。
[0012]本专利技术进一步的改进在于，第一椭圆柱电极和第二椭圆柱电极与平板电极的最小距离均为3mm。
[0013]本专利技术进一步的改进在于，平板电极一端设置有第一突出焊点和第二突出焊点，
第一绝缘装置上开设有通孔，导线一端与第一突出焊点和第二突出焊点焊接，另一端穿过第一绝缘装置上通孔。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，导线为双层屏蔽电缆。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，第一椭圆柱电极和第二椭圆柱电极两端开设螺纹孔，第一椭圆柱电极和第二椭圆柱电极分别通过螺钉与第一绝缘装置和第一绝缘装置连接。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，第一绝缘装置和第一绝缘装置上设置有用于放置平板电极、第一椭圆柱电极第二椭圆柱电极的凹槽；
[0017]第一椭圆柱电极和第二椭圆柱电极一端均设置有接线柱；
[0018]第一绝缘装置和第二绝缘装置上均开通孔，第一支撑杆设置在第一绝缘装置上的通孔内，第二支撑杆设置在第二绝缘装置上的通孔内。
[0019]一种基于如上所述的装置的低温浆氢电容式密度测量方法，包括以下步骤：
[0020]将平板电极和第一椭圆柱电极，平板电极和第二椭圆柱电极分别组成两个电容，采用差动形式连接，通过LCR测量仪测量探测电容器的电容量，依据电容量与相对介电常数的关系式，得到浆氢的相对介电常数ε；
[0021]根据三相点处液氢的相对介电常数ε
l
、固氢的相对介电常数ε
s
和流过电极板间浆氢的相对介电常数ε，通过下式计算固体粒子在体积流速中的分数f；
[0022][0023]根据固体粒子在体积流速中的分数，通过下式计算浆体的密度ρ；
[0024]ρ＝(1
‑
f)ρ
l
+fρ
s
[0025]式中，ρ
l
为液氢的密度，ρ
s
为固氢的密度。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过设置平板电极、第一椭圆柱电极和第二椭圆柱电极，分别组成两个电容，采用差动形式连接，提高了灵敏度。依据电容量与相对介电常数的关系，可以得到电极板间流体的相对介电常数，从而实现浆氢的密度的测量。
[0027]进一步的，第一椭圆柱电极和第二椭圆柱电极与平板电极的最小距离均为3mm，可确保直径为1
‑
2mm浆氢粒子通过，减小高固相粒子浓度时浆氢密度测量误差，又可提高密度测量的灵敏度。
[0028]进一步的，导线采用双层屏蔽电缆，芯线外包内外两层金属屏蔽层，芯线间的寄生电容大幅度减小。本专利技术结构简单，尺寸较小，加工方便，稳定性较好，可以适应低温工况下浆氢密度及组分测量的高效工作。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的结构示意图。
[0030]图2为本专利技术的俯视图。
[0031]图中，1为平板电极，2为第一椭圆柱电极，3为第二椭圆柱电极，4为第一电极固定装置，5为第二电极固定装置，6为第一密度计支撑杆，7为第二密度计支撑杆，8为第一平板电极突出焊点，9为第二平板电极突出焊点。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实例，进一步阐述本专利技术。
[0033]本专利技术通过设置椭圆柱电极，增大了电极板相对面积，减小了电极间距离，提高了所测浆氢的电容参数，且易于浆氢粒子通过极板间隙，采用双层屏蔽电缆进行差动形式连接，减小寄生电容及外界扰动影响，提高探测电容器的灵敏度，提高浆氢组分及密度测量精度。
[0034]如图1和图2所示，一种低温浆氢电容式密度测量装置，包括：平板电极1，平板电极1的一端设置在第一绝缘装置4上，另一端设置在第二绝缘装置5上；平板电极1为正方形，所述平板电极1一侧布置有第一椭圆柱电极2，另一侧设置有第二椭圆柱电极3，第一椭圆柱电极2和第二椭圆柱电极3的横截面均为椭圆形，并且第一椭圆柱电极2和第二椭圆柱电极3的横截面的长轴所在直线均与平板电极1平行；
[0035]第一椭圆柱电极2的一端设置在均设置在第一绝缘装置4固定连接，另一端设置在第二绝缘装置5；第二椭圆柱电极3的一端设置在均设置在第一绝缘装置4固定连接，另一端设置在第二绝缘装置5。
[0036]第一椭圆柱电极2和第二椭圆柱电极3的对称轴与平板电极1的中心线处于同一平面内。
[0037]第一椭圆柱电极2和第二椭圆柱电极3与平板电极1最窄处间距均为3mm，可确保直径为1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温浆氢电容式密度测量装置，其特征在于，包括LCR测量仪、平板电极(1)，平板电极(1)的一端设置在第一绝缘装置(4)上，另一端设置在第二绝缘装置(5)上；所述平板电极(1)一侧布置有第一椭圆柱电极(2)，另一侧布置有第二椭圆柱电极(3)，第一椭圆柱电极(2)和第二椭圆柱电极(3)的横截面均为椭圆形，并且第一椭圆柱电极(2)和第二椭圆柱电极(3)的横截面的长轴所在直线均与平板电极(1)平行；平板电极(1)一端接两根导线，两根导线并联后接于LCR测量仪负极探头；第一椭圆柱电极(2)一端与第二椭圆柱电极(3)一端均连接于LCR测量仪正极探头。2.根据权利要求1所述的一种低温浆氢电容式密度测量装置，其特征在于，平板电极(1)为正方形。3.根据权利要求1所述的一种低温浆氢电容式密度测量装置，其特征在于，第一椭圆柱电极(2)和第二椭圆柱电极(3)的一端设置在第一绝缘装置(4)上，另一端设置在第二绝缘装置(5)上。4.根据权利要求1所述的一种低温浆氢电容式密度测量装置，其特征在于，第一椭圆柱电极(2)和第二椭圆柱电极(3)对称设置在平板电极(1)两侧；第一椭圆柱电极(2)和第二椭圆柱电极(3)的横截面的长轴。5.根据权利要求1所述的一种低温浆氢电容式密度测量装置，其特征在于，第一椭圆柱电极(2)和第二椭圆柱电极(3)与平板电极(1)的最小距离均为3mm。6.根据权利要求1所述的一种低温浆氢电容式密度测量装置，其特征在于，平板电极(1)一端设置有第一突出焊点(8)和第二突出焊点(9)，第一绝缘装置(4)上开设有通孔，导线一端与第一突出焊点(8)和第二突出焊点(9)焊接，另一端穿过第一绝缘装置(4)上通孔。7.根据权利要求1所述的一种低温浆氢电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：周子秦，孟现阳，吴建文，吴江涛，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：