Использование температурных зависимостей параметров диэлектрической проницаемости при контроле моторных масел

УДК 620.179.1.082.7

, ПАХОЛКИН е. в.

selifanova n. i., PAKHOLKIN E. V.

использование температурных зависимостей параметров диэлектрической проницаемости при контроле моторных масел

USE OF TEMPERATURE DEPENDENCES OF PARAMETERS OF DIELECTRIC PERMEABILITY AT ENGINE OILS CONTROL

В статье рассмотрена возможность использования температурных зависимостей параметров диэлектрической проницаемости при определении качества моторных масел. В качестве признака деструкции масла рассмотрено присутствие в нем неорганической кислоты.

Ключевые слова; время релаксации; динамическая вязкость; комплексная диэлектрическая проницаемость; диэлектрические дисперсионные параметры

In article possibility of use of temperature dependences of parameters of dielectric permeability is considered at determination of quality of engine oils. As a sign of a decomposition of oil presence at it inorganic acid is considered.

Keywords: relaxation time; dynamic viscosity; complex dielectric permeability; dielectric dispersive parameters

Описание задачи. Диэлькометрический метод контроля обладает следующими преимуществами: сравнительная простота технической реализации, экономичность и надежность приборов на его основе. При этом существует целый ряд проблем, которые ограничивают применение данного метода. Одной из задач является совершенствование способов обработки измерительной информации с переходом от измерения собственно диэлектрической проницаемости как интегрального параметра, к отдельным параметрам диэлектрической проницаемости, которые позволяют получить больший объем диагностической информации.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

В частности известен подход по повышению достоверности метода за счет анализа дисперсии диэлектрической проницаемости и потерь в частотной области. Подход основан на том, что для различных веществ данные характеристики являются сугубо индивидуальными, что, в свою очередь, создает предпосылки к распознаванию компонентов в смеси. Сложность использования данного способа заключается в том, что измерения приходится выполнять в высокочастотной области, а это связано с техническими трудностями реализации метода. Достаточно привести пример невозможности использования стандартных измерительных ячеек в совокупности с серийными измерительными средствами (например, с куметром, нижний диапазон которого – 30 МГц), так как конструкция ячейки и соединительные кабели на данных частотах формируют иную электрическую схему замещения, т. е. измерительная ячейка не является конденсатором, а формальный результат измерения выражается в отрицательном значении емкости.

Сдвиг частотного диапазона в нижнюю область не только упростил бы процедуру измерения, но и позволил бы перейти к использованию более простых схемотехнических решений, в частности, высокочастотных мостовых измерительных схем. В данном случае возникает другая проблема – снижение чувствительности метода, так как в данном частотном диапазоне существенного изменения дисперсии диэлектрической проницаемости и потерь при изменении частоты не наблюдается.

Предлагаемое решение. Для решения проблемы предлагается использовать температурные зависимости параметров диэлектрической проницаемости. Формула Дебая, связывающая макроскопическое время τ релаксации с характеристиками веществ, имеет вид:

. (1)

где а – радиус молекулы вещества;

μ(Т) – зависимость динамической вязкости от абсолютной температуры Т;

К – постоянная Больцмана.

В качестве динамической вязкости μ(Т) следует подставлять вязкость среды, в данном случае – моторного масла. Экспериментальные данные зависимости динамической вязкости веществ являются справочными данными.

Комплексная диэлектрическая проницаемость представляется в виде:

, (2)

где ε' – действительная часть диэлектрической проницаемости вещества, пропорциональная изменению свободной энергии, накопленной диэлектриком за период изменения поля;

ε''– мнимая часть диэлектрической проницаемости – диэлектрические потери, пропорциональные энергии поля, поглощаемой веществом за период изменения поля.

Диэлектрические дисперсионные параметры зависимости и от круговой частоты ω описываются уравнениями Дебая:

; , (3)

где ε∞ – предельная высокочастотная диэлектрическая проницаемость;

ε – предельная низкочастотная диэлектрическая проницаемость.

Пренебрежем зависимостью параметров ε и ε∞ от температуры, так она не является существенной. Полученные с помощью уравнения (1) значения τ подставляем в выражения (3), получая графики, представленные на рисунках (1) – (6). В качестве исследуемой смеси примем модель масла – смесь углеводородной основы (например, гексан) и неорганической кислоты (например, серной).