Измеритель распределения поверхностного электрического потенциала Советский патент 1985 года по МПК G01R29/24 

2, Измеритель по п. 1, о .т л и чающийся тем, что обкладки диффе ренци-ального регулируемого конденсатора вьтолнены в виде расположенных параллельно неподвижному

1134920

электроду металлических плас тин , крайние из которых установлены с возможностью одновременного перемещения вдоль оси зонда.

I. ИЗМЕРИТЕЛЬ РАСПРЕДЕЛ НИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА, содержащий электромеханический преобразователь, соеоо j; со IvD тоящий из неподвижного электрода и зонда, механически связанного с вибратором, усилитель, вход которого соединен с выходом зонда, генератор синусоидальцого напряжения, выход которого подключен к входу вибратора, фазовый детектор, один из входов которого соединен с выходом усилителя, а другой-с выходом генератора синусоидального напряжения, источник компенсирующего напряжения, вход которого подключен к выходу фазового детектора, отличающийся тем, что, с целью расширения класса исследуемых объектов, в электромеханический преобразователь введен .дифференциальный регулируемый конденсатор, причем средняя обкладка конденсатора жестко укреплена на оси зонда, крайние его обкладки соединены с неподвижным электродом, а выход источника компенсирующего напряжения подключен к входу зонда. Lfr б 15 И k- 8 выход /5 2. ttZ.I

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при исследовании явлений электризации материалов, при постоянном контроле . электростатических величин в производстве, а также при определении воздействия-электростатических зарядов на изделия . Известен измеритель распределе- ния поверхностного электрического потенциала, содержащий вибрирующий конденсатор, подключенный через резистор и потенциометр к выходу источника ко шенсирующего напряжения, усилитель переменного тока, вход которого через разделительный конденсатор соединен с общим выходом вибрирующего конденсатора и источника кoмпeнcиpyюD eгo напряжения, а выход подключен к входу регистрирующего прибора СОНедостаток известного устройства неудобство эксплуатации, обусловлен ные необходимостью ручного регулиро вания компенсирующего напряжения. Наиболее близким техническим решением к данному является измерител распределения поверхностного электр ческого потенциала, содержащий элек тромеханический преобразователь, состоящий из неподвижного электрода и зонда, механически связанного с в ратором, усилитель, вход которого соединен с выходом зонда, генератор синусоидального напряжения, выход которого подключен к входу вибратора, фазовый детектор, один из входов которого соединен с выходом уси лителя, а другой вход - с выходом генератора синусоидального напряжения, источник компенсирующего.напря жения, вход которого подключен к выходу фазового детектора, а выход к цепи с неподвижным электродом 23 При практическом использовании указанного устройства оказывается возможным измерение потенциалов только таких заряженных объектов, которые могут быть помещены на неподвижный электрод, либо к которым может быть подключен выход источника компенсирующего напряжения. Однако часто Возникает необходимость измерения потенциалов объектов, входящих в состав каких-либо устройств. В этом случае подключение к ним источника компенсирующего напряжения либо затруднено, либо вообще является невозможным. Это,в частности, имеет место при измерении потенциала на барабане ксерографическях устройств, измерении потенциала электретных мембран полусборок электретных микрофонов , в которых электретная мемрана подключена к усилителю, измерении потенциала рулонной металлизированной органической пленки, электризуемой на установке непрерыв- Horo действия и т.д. Цель изобретения - расширение класса исследуемых объектов. Поставленная цель достигается тем, что в измерителе распределения поверхностного электрического потен- циааа, содержащем электромеханический преобразователь, состоящий из неподвижного электрода и зонда, механически связанного с вибратором, усилитель, вход которого соединен с выходом зонда, генератор i синусоидального напряжения, выход которого подключен к входу вибратора, фазовый детектор, один из входов коггорого соединен с выходом усилителя, k другой - с выходом генератора синусоидального напряжения, источник компенсирующего напряжения, вход которого подключен к выходу фазового детектора, в электромеханический преобразователь введен дифференциальный регулируемый конденсатор, причем средняя обкладка конденсатора жестко укреплена на оси зонда, крайние его обкладки соединены с неподвижным электродом, а выход источника компенсирующего напряжения подключен к входу зонда. Обкладки дифференциального ре- 1:улируемого конденсатора выполнены в виде расположенных параллельно неподвижному электроду металлических пластин, крайние из которых установлены с возможностью одновремен ного перемещения вдоль оси зонда. На фиг. 1 представлена, функциональная схема измерителя распределе ния поверхностного электрического потенциала на фиг.2 - то же, с рас крытой конструкцией дифференциального регулируемого конденсатора. Устройство содержит электромеханический преобразователь 1 (фиг.1 2), состоящий из неподвижного электрода 2, зонда 3, механически связа ного с вибратором 4, и дифференциал ного регулируемого конденсатора 5, усилитель 6,вход которого соединен с выходом зонда 3, генератора 7 синусоидального напряжения, выход которого подключен к входу вибратора 4, фазовый детектор 8, один из входов которого соединен с выходом уси лителя 6, а другой - с выходом гене ратора. 7 синусоидального напряжения источник 9 компенсирующего напряжения, вход которого подключен к выходу фазового детектора 8, а выход к входу зонда 3. Обкладки 10-12 (фиг.2) дифференциального регулируемого конденсатора 5 выполнены в виде расположенных параллельно неподвижному электроду 2 металличес ких пластин. Средняя обкладка 11 жестко укреплена на оси зонда 3, крайние обкладки 10, 12 соединены с корпусом 13 и установлены с возмо ностью перемещения вдоль оси зонда с помощью регулировочного винта 14. Позицией 15 на фиг.1, 2 обозначена паразитная емкость, образованная бо Кзыми поверхностями зонда 3 и элементами корпуса 13, а также входными цепями усилителя 6; позицией 16 обозначен исследуемый объект (заряженное тело). Таким объектом мажет быть поверхность стола или пола. 04 кожа человека, одежда и обувь оператора, поверхность стакана и т.п. Работа из,ерителя, являющегося линейной автоматической следящей системой, основана на использовании сигнала рассогласовывания. Сигналом рассогласования ди служит разностьмежду потенциалом поверхности заряженного тела и и потенциалом Оц., который подается на зонд 3 с выходи источника 9 кoмпeнcиpyюD eгo напряженияли и,-и. Из-за вибрации зонда 3 в электрическом поле, создаваемом сигналом рассогласования 4U , на вход усилителя 6 поступает переменный синусоидальный сигнал, управляющей работой источника 9 компенсирующего напряжения. При этом величина U, оказывается прямо пропорционально dU , где К - коэффициент передаии измерителя. Напряжение (Jj, поступающее на зонд 3, заряжает паразитную емкость 15. При измерениях с точностью 1-3% величина J в 30-100 раз превышает ди и паразитный сигнал, генерируемый емкостью 15,оказывается сравнимым либо даже превышающим полезный сигнал. Для компенсации паразитного сигнала в устройство введен дифферин- циальный peгyлиpye « Iй конденсатор. Из-за вибрации среднеь обкладки 1 1 на вход усилителя 6 поступают два противофазных сигнала, один из которых обусловлен электрическим взаимодействием средней обкладки 11 с крайней обкладкой 10, а другой - с крайней обкладкой 12. A iплитyдa каждого из этих сигналов определяется величинами воздушных за:зоров между средней обкладкой 11 и соответствующими крайними обкладками 10 и 12. Та как сигнал помехи и два противофазных сигнала cyм шpyютcя на входе усилителя 6, то изменяя с помощью регулировочного винта 14 воздущные зазоры и тем самым амплитуды противофазных сигналов, сигнал помехи можно подавить. При этом на входе усилителя 6 будет только полезный сигнал. Таким образом, положительный эффект - расширение класса исследуемых объектов - достигается тем, что возможно подключение источника 9 KOt-шенсирующего напряжения непосредственно к зонду 3.

ящь.

ь«

Выход

Фиг.г