Устройство для измерения диэлектрических характеристик твердых диэлектриков Советский патент 1984 года по МПК G01N27/22 

2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что, с целью повьааения производительности, общий неподвижный электрод выполнен так, что его края выступают за контур подвижных электродов не

менее, чем на две толщины образца.

3 . Устройство по пп.1и2, отлича ю щ е е с я тем, что контуры одного из подвижных электродов ограничены окружностью,а другого - эллипсом.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ, содержащее изолированный подвижный и неподвижный плоские электроды и средство для изменения и измерения межэлектродного расстояния, о т л и .чающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введен по крайней мере один дополнительный подвижный электрод, толщина и периметр которого равны толщине и периметру основного подвижного электрода, а их площади не равны. / Vj 00 :

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения диэлектрических характеристик образцов твердых электроизоляционных материалов, изготовленных в виде пластин, резонансными измерителями емкости или добротности.

Известно устройство для измерения диэлектрических характеристик образцов твердых диэлектриков, содержащее общий плоский электрод, измерительный дисковый электрод, охранное кольцо и дополнительный кольцевой электрод для измерения размеров образца. Измерение диэлектрической проницаемости на этой ячейке заключается в измерении емкости ячейки с образцом и измерении межэлектродного расстояния с помощью дополнительного кольцевого электрода ClJ«

Недостатком этой ячейки является наличие охранного электрода, что ведет к необходимости пользоваться мостовыми измерителями емкостями и тангенса угла потерь. Использование же мостовых измерителей неудобно, так как при измерениях требуется настройка прибора как по амплитуде, так и по фазе, что в свою очередь сложно автоматизировать.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения, диэлектрических характеристик твердых диэлектриков , содержащее подвижный и неподвижный плоские электроды и средство для изменения и измерения межэлектродного расстояния t2.

Недостатком известного устройства является наличие составляющей погрешности измерения от изменения краевой емкости ячейки при помещении в нее образца.

Целью изобретения является повышение точности измерений посредство исключения составляющей погрешности от изменения краевой емкости устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее подвижный и неподвижный плоские электроды и средство для изменения

и измерения межэлектродного расстояния , введен по крайней мере еще один дополнительный подвижный электрод, толщина и периметр которого равны толщине и периметру основного Подвижного электрода, а их площади не равны.

Кроме того, с целью повышения производительности основной и дополнительной подвижные электроды имеют общий неподвижный электрод, выполненный так, что его края выступают за контур подвижных электродов не менее, чем на две толщины образца.

При этом контуры одного из подвижных электродов ограничены окружностью, а другого - эллипсом.

Введение, по крайней мере, одного дополнительного подвижного электрода при условии, что толщина и периметр дополнительного подвижного электрода равны толщине и периметру основного подвижного электрда, а их площади не равны, позволяе повысить точность измерений за счет исключения составляющей погрешности от изменения краевой емкости ячеки при внесении в ячейку образца.

Выполнение неподвижного электрода таким образом, чтобы егокрая выступали за контур подвижных электродов не менее, чем на две толщины образца, равно неподвижному электроду, позволяет повысить производителность измерений за счет исключения операции перемещения образца из одного межэлектродного пространства в другое. Такие размеры неподвижного электрода необходимы для идентичности краевых емкостей обоих электродов, так как большее увеличение неподвижного электрода нецелесообразно, например, если его края буду выступать за пять толщин образца, то это изменит краевую емкость лишь на 3%, которыми легко можно пренебречь.

Выполнение подвижных электродов таким образом, чтобы контур одного из них был ограничен окружностью, э другого эллипсом позволяет повысить точность измерения за счет получения, при условии отсутствия острых углов в электродах, максимальной разницы в площади электродов, так как при заданном периметре максимальной площадью обладает фигура, контуры которой ограничены окружностью. На фиг, 1 представлено предлага мое устройство, общий вид на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1. Устройство содержит неподвижный электрод 1, пластину 2, корпус 3, основной подвижный электрод 4, шток 5 с микрометрической резьбой, ходовую гайку б, индикаторную голо ку 7, дополнительный подвижный эле трод 8, образец 9, переключатель 1 Неподвижный электрод 1 через пл тину 2 из электроизоляционного материала закреплен на корпусе 3. Ос новной подвижный электрод 4 закреп лен на штоке 5 с микрометрической резьбой. Перемещение подвижного электрода осуществляется ходовой гайкой б, Межэлектродное расстояни измеряется индикаторной головкой 7 Дополнительный подвижный электрод 8 закреплен также на штоке с микро метрической резьбой. Контур основного подвижного электрода 4 ограни чен окружностью, а контур дополнительного подвижного электрода 8 эллипсом, при этом соблюдено условие равенства периметров обоих эле тродов. Толщины общих электродов также равны. Неподвижный электрод выполнен в виде диска таким образо чтобы его края выступали за контуры проекций обоих подвижных электр дов не менее, чем на две толщины образца. Образец 9 испытуемого материсша изготавливается также в виде диска в размер неподвижного электрода. Переключатель 10 подклю чает к корпусу или основной, или дополнительный подвижные электроды Измерение диэлектрических харак теристик твердых электроизоляционных материалов осуществляется следующим образом. Дисковый образец, выполненный в размере неподвижного электрода помещается в межэлектродное пространство ячейки, и подвижные электро ды опускаются на образец. Переключателем 10 к корпусу подключается основной подвижный электрод. Измеряются межэлектродное расстояние t и емкость с, конденсатора, образованного неподвижным электродом и основным подвижным электродом. Далее переключателем 10 к измерительному прибору подключается дополнительный конденсатор, образованный дополнительным подвижным и неподвижным электродами, измеряются межэлектродное расстояние и емкость с , Затем образец иэвлекается из межэлектродного пространства, выставляется межэлектродное расстояние -Ь и измеряется емкость дополнительного конденсатора Cz , Далее измерительный прибор подключается к основному конденсатору, выставляется межэлектродное расстояние -Ь и измеряется емкость С . Расчет диэлектрической проницаемости производится по формуле г г г j-n c, где dCo - разность расчетных геометрических емкостей основного и дополнительного конденсаторов, определяемая по формуле ,С„(5-5А). Ь - площадь основного подвижного электрода; 5 - площадь дополнительного подвижного электрода, Таким образом, введение в устройстве еще одного дополнительного подвижного электрода при условии, что толщина и периметр дополнительного подвижного электрода равны толщине и периметру основного подвижного электрода, а их площади различны, обеспечивает повышение точности измерений за счет исключения составляющей погрешности измерения от иэменения краевой емкости. Снабжение обоих подвижных электродов одним неподвижным повышает производительность устройств за счет исключения операции перестановки образцов. Выполнение неподвижного электрода таким образом, чтобы его края выступали за контур подвижного электрода не менее, чем на две толщины образца обеспечивает идентичность краевых емкостей обоих конденсаторов и, как следствие, повышает точность измерения. Ограничение контура основного подвижного электрода окружностью, а дополнительного - эллипсом обеспечивает при идентичности краевых емкостей максимальную разницу площадей обоих конденсаторов и, как следствие, повышает точность измерения, .