Устройство для определения электростатических свойств диэлектрических материалов Советский патент 1983 года по МПК H05F1/00 

Изобретение относится к технике борьбы с рредньгми проявлениями стати ческого электричества и может быть использовано при определении степени электризуемости и электростатических свойств полимерных диэлектриков, в частности, при исследовании эффективности антистатической обработки в текстильной и химической промышленности, а также для бесконтактного измерения электрического сопротивления диэлектрических материалов.

Известно устройство для определения электростатических свойств листовых материалов, в котором за счет введения приводимого в движение электромотором диска, на котором расположены коронирующий и измерительный электроды, уменьшено время, проходящее между единичными актами заряжения образца и измерения заряда ij .

Недостатком этого устройства является сложность конструкции, а также наличие в высоковольтной и электрометрической цепях устройства скол зящих контактов, что ограничивает чувствительность и точность измерений .

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения электростатических свойств диэлектрических материалов, содержащее датчик напряженности электростатического поля с измерительным электродом,подключенный к последовательно соединенным усилителю, детектору и регистратору, модулирующий экран, выполненный в виде диска с секторными прорезями, установленный с возможностью вращения, источник высокого напряжения и коронирующий электрод, подключенный к источнику высокогас напряжения 2 . .:,

Это устройство также обладает невысокой точностью в силу того, что из-за достаточно большого расстояния между воной заряжения материала и зоной измерения происходит изменение заряда на поверхности материала при перемещении его от зоны заряжени:я к зоне измерения.

Цель изобретения - повьаиение точности определения максимального заряда.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения электростатических свойств диэлектрических материалов, содержащее дат чик напряженности электростатического поля с измерительным электродом, подключенный к последовательно соединённым усилителю, детектору и регистратору, модулирующий экран, выполненный в виде диска с сектс ными прорезями, установленный с возможностью вращения, источник высокого напряжения и коронирующий электрод,

подключенный к источнику высокого напряжения, снабжено датчиком опорного сигнала, содержащим фотоэлектрический преобразователь, источник света и дополнительный источник питания, двумя блоками задержки и двумя формирователями длительности импульсов, при этом элементы в парах преобразователь - источник света и коронирующий электрод - измерительный электрод установлены один против другого по разные стороны от экрана в области расположения прорезей в нем, источник высокого напряжения выполнен в виде управляемого генератора импульсов, детектор выполнен стробоскопическим, преобразователь присоединен через резистор к дополнительному источнику питания, выход датчика опорного сигнала соединен с входами блоков задержки, выход одного из блоков задержки через один из формирователей длительности импульсов соединен с управляющим входом детектора, а выход другого блока задержки через второй формирователь длительности импульсов - с запускающим входом управляемого генератора импульсов i

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит измерительный электрод 1, к которому последовательно подключены усилитель 2, стробоскопический детектор 3 и регистратор 4, а также модулирующий экран, выполненный в виде диска 5 с секторными прорезями 6, установленный перед измерительным электродом с возмох ностью осевого вращения, датчик опорного сигнала, состоящий из фотоэлектрического преобразователя 7, источника 8 света (лампы накаливания). При этом лампа накаливания и коллектор фотоэлектрического преобразователя через нагрузочный резистор 9 соединены с источником 10 постоянного тока, выход преобразователя через последовательно соединенные первый блок 11 задержки и первый формирователь 12 длительности импульсов подключен к управляющему входу стробоскопического детектора 3. Модулирующий экран установлен на оси электродвигателя 13. Над плоскостью модулирующего экрана установлен коронирующий электрод 14, присоединенный .к выходу управляемого источника 15 высокого напряжения, запускающий вход которого через последовательно соединенные второй блок 16 задержки и второй формирователь 17 длительности импульсов подключен к выходу фoтoэJJeктpичecкoгo преобразователя 7. Под коронирующим электродом расположен, исследуемый образец 18.

Устройство -работает следующим образом.

При равномерном вращении модулирующего диска 5 он периодически экранирует и экспонирует измерит ельный электрод 1 в поле исследуемого образца 18. При этом во входных цепях усилителя 2 протекает переменный ток/ который усиливается и поступает на сигнальный вход стробоскопического детектора 3, момент включения которого определяется опорным сигналом. В качестве датчика опорного сигнала используется преобразователь 7, расположенный вблизи лампы накаливания, свет которой модулируется за счет вращения диска 5. С коллектора преобразователя 7 опорный сигнал через первый блок 11 задержки и первый формирователь 12 длительности импульсов поступает на управляющий вход стробоскопического детектора 3 и запускает его. Кроме то.го, опорный сигнал через второй блок

16задержки и второй формирователь .

17длительности импульсов поступает на запускающий вход управляемого источника 15 высокого напряжения и запускает его. Длительность высоковольного импульса, вырабатываемого источником 15, мала по сравнению с полупериодом модуляции, что позволяет регулировкой блока 16 задержки добиться прохождения высоковольтного импульса в момент полной экранировки измерительного электрода 1 модулирующим экраном.

Экранирование измерительного электрода предотвращает возможность перегрузки усилителя мощным сигналом высоковольтного импульса.

;Высокбвольтный импульс поступает на коронирующий электрод 14 и заряжает исследуемый материал 18. Формирователь 12 длительности импульса, в качестве которого используют : одновибратор, в момент поступления

опорного сигнала формирует короткий стробирующий импульс, длительность которого мала по сравнению с полупериодом модуляции. Регулировкой блока 11 задержки добиваются того, что короткий стробирующий импульс поступает на управляющий вход стробоскопического детектора 3 в момент полного экспонирования измерительного элекурода 1 в поле исследуемого ма0териала 18, заряженного высоковольтным импульсом, при этом стробоскопический детектор запоминает за период модуляции поля диэлектрика лишь амплитудное значение тока, наведен5ного во входных цепях усилителя. На выходе детектора 3 сигнал регистри руется регистратором 4, в качестве которого использован вольтметр постоянного тока.

В качестве управляемого генера0тора высоковольтных импульсов может быть использован одновибратор с усилителем мощности, работающий на трансформаторе Тесла с последующим выделением однополярного импульса.

5 Коммутация выводов высоковольтного выпрямителя, включенного после трансформатора Тесла, позволяет исследовать процесс заряжения материала импульсами как положительной, так и

0 отрицательной полярности и оценивать степень избирательности заряда.

Технико-экономический эффект состоит в йовышейии точности определения параметров электризации поли5мерных диэлектриков - максимально о поверхностного заряда, наносимого в процессе заряжения.

Как показали испытания, относительная ошибка определения электро0статических свойств составляет л 5%, в то время как у прототипа она может доходить до 30% для материалов с быстрой релаксацией заряда.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее датчик напряженности электростатического поля с измерительным электродом, подключенный к последовательно соединенилм усилителю, детектору и регистратору, модулирующий экран, выполненный в виде диска с секторными прорезяьда, установленный с возможностью вращения, источник высокого напряжения и коронирующий электрод, подключенный к источнику высокого ла пряжения, отличающееся с( (-- ,, 13 ТЕ г«ИЧЕС1-иЬ: itiiBmo-f№: тем, что, с целью повышения точности определения максимального заряда поверхности материала, оно снабжено датчиком опорного сигнала, содержащим источник света, фотоэлектрический прео азователь и дополнительный источник питания, двумя блоками задержки и двумя формирователями . тельности импульсов, при этом элементы в парах (Преобразователь - источник света и коронирующий электрод измерительный электрод установлены один против другого по разные стороны от экрана в области расположения прорезей в нем, источник высокого , напряжения выполнен в виде управляемого генератора импульсов, детектор выполнен стробоскопическим, преобра-. W зователь присоединен через резистор к дополнительному источнику питания, с илход датчика опорного сигнала соединен с входами блоков задержки, выход одного из блоков задержки через один из формирователей длительности импульсов соединен с управляющим входом детектора, а выход другого блока задержки через второй форми- i рователь длительности интульсов - с да запусканяаим входом; управляемого генератора импульсов. 4 4: 00 01