Способ измерения заряда материала Советский патент 1985 года по МПК G01R29/24 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано nprf исследовании электростатических свойств материалов в промьшшенности. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения динамики процесса зарядки, а также измерения заряда частиц любой формы. На фиг.1 схематично представлено устройств.0 для реализации предложенного способа; исследуемьй материал заряжают с помощью коронного разряда на фиг.2 - то же, исследуемый материал заряжают с помощью контактной электризацииJ на фиг.З. - кривые изменения напряжения на низкопотенциальном и высокопотенциальном электро .дах (кривая I) и конденсаторах (кривая II), Устройства содержат источник 1 постоянного тока, через первый конденсатор 2, межэлеютродный промежуток 3 и второй конденсатор. 4,соединенный с шиной нулевого потенциала. Параллельно первому и второму конденсаторам включены искровые разрядники 5 и 6 через трансформаторы 7 и 8 тока .счетчики 9 и 10 импульсов и множители t} и 12, соединенные с входами 13 и 14 суммирующего устройства 15. В устройстве на фиг.1 высокопотенциальный электрод выполнен в виде иглы, а в устройствге на фиг.2 - в виде пластины. Устройство (фиг.1) работает следую щим образом. После включения источника постоянного тока 1 начинается зарядка емкости межэлектродного промежутка (кривая I,, фиг.З) и зарядка конденса торов 2 и 4 (кривая II, фиг.З). В мо мент i, при некотором напряжении Оц зажигается коронный разряд. В интервале времени t.- i в конденсаторах 2 и 4 накапливается энергия электрического поля. При отсутствии истечения материала через межэлектродный промежуток 3 в момент tg одновременно пробиваются искровые ра:зрядники 5 и 6 и конденсаторы прак тически мгновенно разряжаются (кривая II, фиг.З) вследствие преобразования в тепловую энергию и энергию излучения энергии электрического поля, накопленной в конденсаторах 2 и 4. При этом напряжение, приложен22ное к низкопотенциальным и высокопотенциальному электродам, скачком увеличивается (фиг.З, кривая I), так как время разрядки конденсатора имеет значение, находящееся в пределах порядка величин 10 - . После разрядки конденсаторов до напряжения 1)щ искра в искровом разряднике гаснет иконденсаторы снова начинают заряжаться (кривая II), в результате чего напряжение, приложенное к электродам,, снижается (кривая 1). В момент .tj снова одновременно пробьются искровые разрядники 5 и 6 и т.д. При коронном разряде возникшие положительные ионы перемещаются к низкопотенциальному электроду, а электроны и отрицательные ионы - к высокопотенциапьному электроду (в межэлектродном промежутке образуется одинаковое количество положительно и . отрицательно заряженных частиц). Заряженные частицы, достигая соответствующих электродов, нейтрализуются. При этом каждая частица отдает электроду некоторый заряд Q , создавая ток, рав.q.V где - скорость носителя электрического заряда; - лройденный носителем заряда (частицей) путь. При наличии истечения материала , (например, сыпучего) через межэлектродный промежуток 3 ток {, , протекающий через высокопотенциальный электрод, будет больше тока протекающего через низкопотенциальный электрод, на величину , (фиг.1). Ток 15 обусловлен уносом частицами сыпучего материала ионов из межэлектроднрго промежутка 3 Ц (i Проинтегрировав уравнение (1), получим ,. utAt i - ,,jt. ° °(2) Учтем, что it. а- , (3) ( ji Jv,if,h,c,(ij,-u ); . () ьС - / . ,(|,n,C,(U,-U,,)f5 где AQ - заряд, сообщаемый частицам сыпучего материала за промежуток времени it , UijUj- амплитуды релаксационных колебаний на конденсаторах 2 и 4 соответственно l iHilij - значения напряжений, при которых прекращается разря конденсаторов 2 и 4«, Cj,C2 - значения емкостей конденса торов 2 и 4 П, .2 количества релаксационных колебаний на зажимах конденсаторов 2 и 4 соответственно;q - заряд, накопленный в конде саторе 2 в течение одного релаксационного колебания (т.е. в течение времени ,. увеличения напряжения на конденсаторе 2 от до 0 - заряд, накопленный в конде саторе 4 в течение одного релаксационного колебания; С, и С - емкости конденсаторов 2 и4. С учетом соотношений (3), (4) и (5) равенство (2) можно записать в виде - . ,C,(UrUJ-tt,Cj(U,-U2i.). fe) Из формулы (6) следует, что заряд Q, сообщаемый частицам сыпучего материала за одну секунду в процессе зарядки, равен (UrUO-iiCa(U2-02H)r (П где i, и - частоты релаксационньж колебаний на зажимах конденсаторов 2 и 4 соответственно. В частном случае при С, Cj и . одинаковых уставках срабатывания искровых разрядников 5 и 6 (т.е. при ), ИСХОДЯ из уравнения (7), (при умеет место равенство и.) Q C,t{rizK«rUJ c,i{,-f,(UH2H)) Очевидно, что для случая бпйсьшаемого равенством (8), частота i срабатывания разрядника 5 будет больше частоты ij срабатывания разрядника 6 (фиг.1). Счетчики импульсов 9 и 10 (фиг.1 и 2) соответственно фиксирлот количество .релаксационных колебаний и И2 на первом и втором конденсаторах (очевидно, что количество релаксационньш колебаний п, и п, соответственно равно количеству срабатьшаний искровых разрядников 5 и 6. В . множителе 11 число релаксационных колабаний П умножается на постоянное число, равное (О,-К,(Р а в множителе 12 число релаксационных колебаний hj умножается на постоянное число, равное (). В суммирующем устройстве 15 из числа п, С, ((У, ), поступающего на вход 13, вычитается число (U,-(. ), поступающее на вход 14, и определяется заряд, сообщаемый материалу за промежуток времени ui . В устройстве, представленном на фиг.2, зарядку сыпучего материала осуществляют посредством контакта материала с высокопотенциальным Электродом (коронньтй разряд в межэлектродном промежутке 3 отсутству- ет). В остальном работа устройства аналогична работе устройства, представленного на фиг,1..

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАРЯДА МАТЕРИАЛА, включающий пропускание материала через межэлектродный промежуток, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в электрическую цепь тока, протекающего через высокопотенциаль- ный электрод,и в электрическую цепь ,тока, протекающего через низкопотенциальный электрод, подключают соответственно два конденсатора, на оо кладках конденсаторов возбзпкдают релаксационные колебания путем преобразования в тепловую энергию и энергию излучения энергии электрического поля, образованную за счет протекающего череэ электрод тока, измеряют количества релаксационных колебаний Я, и 2 за промежуток времени it на обкладках конденсаторов и определяют заряд Q сообщаемый материалу за промежуток времени ii по формуле ,G.(iirUJ- 2 2(l2-U2«l; где и, 2 амплитуды релаксационных W колебаний на обкладках конденсаторовJ ( - наименьшие значения релаксационных колебаний на обкладках конденсаторов; С, и Cj - емкости конденсаторов.