[发明专利]一种基于叉指电极的高分子溶液分散性测量方法

权利要求书

1.一种基于叉指电极的高分子溶液分散性测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据所需采样点的个数，设置单个叉指电极的波长数目、探测深度和叉指电极阵列的大小；其中，所述叉指电极阵列由m×n个多波长叉指电极结构以矩阵形式排列，探测深度由叉指电极的波长决定，波长数目等于深度方向上的样本点个数，记为p；

(2)分别以待测高分子溶液的上层溶液和底层溶液为介质，测量所述待测高分子溶液的上层溶液和底层溶液的电容，并以此选择叉指电极电容模型；其中，所述的高分子溶液的溶剂和溶质均为介电质；

(3)将步骤(1)所述叉指电极阵列紧贴于容器内壁；其中，所述的容器包括封闭腔体，所述容器内壁为容器底部或侧面；

(4)将待测高分子溶液置于所述容器内，其液面高度不小于所述叉指电极阵列的最大探测深度；

(5)将所述叉指电极阵列由导线引出，与电容测量设备相连，实时获得高分子溶液不同探测深度处的等效电容C_eq,ijk；其中，所述的等效电容C_eq,ijk中下标i和j指代所述叉指电极阵列中第i行、第j列处的叉指电极，下标k指代深度方向的样本点位置，且i≤m，j≤n，k≤p，i、j、k均为整数；

(6)根据步骤(2)获得的叉指电极电容模型和步骤(5)获得的等效电容信号C_eq,ijk，计算高分子溶液不同采样点处等效介电常数ε_eq,ijk和其标准偏差S，并用标准偏差S来表示所述待测高分子溶液的分散性；其中μ表示等效介电常数ε_eq,ijk的算术平均值。

2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述叉指电极阵列均附于同一柔性基底上；所述叉指电极阵列中的每一个叉指电极包括多个子电极，每一个子电极对应一个波长，其中具有相同波长的子电极其电极宽度W和电极间隙G相等，具有不同波长的子电极其电极宽度W不相等，同一个叉指电极的所有子电极的电极长度L相等。

3.如权利要求2所述的测量方法，其特征在于，叉指电极的探测深度由叉指电极的子电极的波长决定，其中探测深度h＝λ/4，λ为叉指电极的子电极波长，且λ＝2(W+G)。

4.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤(2)中当待测高分子溶液上层溶液的电容大于或等于底层溶液的电容时，内部电极单元电容C_I和边缘电极单元电容C_E满足串联部分电容模型；当待测高分子溶液上层溶液的电容小于底层溶液的电容时，内部电极单元电容C_I和边缘电极单元电容C_E满足并联部分电容模型。

5.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤(6)中，所述叉指电极电容模型将叉指电极电容与等效介电常数进行转换，计算步骤如下：

(6.1)对于波长为λ的叉指电极，测量得到的叉指电容信号

其中C_I是内部电极单元电容，C_E是边缘电极单元电容，N为叉指电极指数，且N≥4；

(6.2)根据待测高分子溶液上层溶液和底层溶液的电容大小情况，分别计算步骤(6.1)中的内部电极单元电容C_I和边缘电极单元电容C_E；

(6.3)根据C_λ、C_I、C_E求解该波长下的等效介电常数ε_eq,λ；

C_λ为第i行、第j列、第k个样本点对应的波长为λ的叉指电极子电极的电容；则等效介电常数ε_eq,λ即为第i行、第j列、第k个样本点对应的波长为λ的叉指电极子电极的等效介电常数ε_eq,ijk。