Граждане, занимался ли кто-нибудь практически детскими измерениями емкости плоского конденсатора, погруженного в обычную водопроводную воду?.

Имеется две пластины (из металла) 100x60мм с расстоянием между пластинами порядка 100мм. Между пластинами обычная вода из-под крана.
Ну вот что-то вроде такого


По школьной формуле для плоского конденсатора C= ε0*ε*S/d емкость должна быть около 0.4 0.04 нанофарад.
Берем кондовый советский дивайс для измерения емкости и получаем




ну а если без дивайса подавать ступеньку напряжения на конденсатор, то получаем вот такую загогулину



Загогулина вроде бы как вполне соответствует схеме

RC-цепочки с параллельным и последовательным сопротивлениями. (известное сопротивление R=5кОм, R1, R2 и C неизвестны и оцениваются по переходным кривым)

Однако есть ньюанс. Всякие подгонки параметров схемы под наблюдаемые кривые дают значения емкости на уровне миллифарад.
Что никак не похоже ни на школьную формулу, ни на значение емкости, измеренное дивайсом.

И что делать - неясно.

Сообщение отредактировал evgen2 - Jul 6 2016, 18:03

Это процессы в двойном электрическом слое на границе металл-электролит. То есть, Вы меряете электрохимические процессы, наподобие заряда-разряда аккумулятора.

А зачем Вам такая странная шутка?

У конденсатора между пластинами должен быть диэлектрик, а у Вас водопроводная вода, содержащая примеси и, соответственно, обладает какой-то проводимостью. А раз между пластинами не диэлектрик, а проводник, то у Вас не конденсатор, а какое-то другое устройство и измерять нужно не емкость, а другой параметр. Какой-Вам определять.

Увеличьте время импульса раз в 10 и лучше сделать его разнополярным.

как правильно заметил ряд товарищей, у вас не конденсатор, а достаточно сложная электрохимическая система, причем очень очень нелинейная по току и напряжению, говоря простыми словами неомическая. Начните с дистиллированной воды, постепенно разбавляя водопроводной, и обращайте внимание на поведение при разных напряжениях. Наука этого всего хорошо описана в замечательной книжке Мануэля Кордоны "Модуляционная спектроскопия", там 90% контента про системы проводник/электролит.

Между электродами - почва, песок, грунт, торф или какое-нибудь говно.
нужно измерять влажность и наличие грунтовой воды. По идее влажность - это сколько воды между электродами, т.е. емкость конденсатора с диэлектриком внутри. Наличие воды определяем по сопротивлению.


Одно непонятно - почему сложная система достаточно хорошо моделируется простой схемой, в которой смущает только высокое значение емкости?

Так не вопрос. Электроды только нужно заизолировать. Если они контактируют со средой то уже меняться будет сопротивление. Причём не только от воды но и от солей и прочего.

Разнополярным импульс в микросхеме сделать проблематично, а время и так - секунды (на фото - около 0.7), в измерителях электропроводности воды вроде бы как рекомендуют миллисекунды, "чтобы не начинались электрохимические процессы"


так хочется и рыбку съесть... и одной парой электродов обойтись

Так кто мешает. Берём пару электродов и покрываем их лаком. (для домашних экспериментов пойдёт)

Да не вопрос. Но как отличить влажный торф, в котором 99% объёма вода, "но еще не течёт", от грунтовой воды?

Боюсь чисто электрически сказать что между двумя электродами не возможно. Потому что я вполне допускаю возможность создания двух смесей песка воды и соли с разными составами но одинаковыми электрическими параметрами.

Предполагается, что устройство стоит в одном и том же месте и отслеживается динамика. А по разным местам таскать...тоже пробовали. Больше всего зависит от наличия зазоров между измереямым и электродами. Если вотнуть плотно, то меряем одно, а если неплотно или пошатать и нет воды - намеряем совсем другое.

Ну так тут поврос по какому параметру меряем. Если по сопротивлению то да важен хороший контакт. Если по ёмкости то как раз контакт вреден.

Для хорошего анализа Вам нужен хороший контакт с грунтом. И тут есть два пути, постоянный ток или иные методы воздействия.
Для постоянного тока нужен непосредственный контакт. Что достигается матрицей из сотни электродов. Ее не пошатаешь, поверхность соприкосновения большая, а качество контакта каждого электрода можно оценить.
Для иных методов воздействия, контакт неважен, скажем это радиоволны или ультразвук или высоковольтный импульс. Любые зазоры тут не мешают.
Вот и решайте как Вам лучше, делать матрицу 100 на 100 электродов или развлекаться с гео радиолокацией.

PS: Если у Вас модель, как Вы сказали работает только емкость "не того" можно набрать статистику и затем влепить в схему нелинейный элемент который компенсирует разницу между моделью и реальностью. И получите работоспособный инструмент анализа грунта.

Хороший контакт получается, если электрод подобен ножу. Аккуратно втыкаем и не трогаем. Хотя что получится через, например, месяц и при высыхании - не проверяли.


насколько я понимаю, все остальные методы много дороже. Радиоволны будут давать нечто "среднее по больнице", а не "на глубине 20 см влажность 86%", "на глубине 70 см - вода".


Это и собирались сделать, но смутила уж очень большая разница. Ну и гугль о подобных методах как-то не знает, или мы не те буквы спрашиваем.