Ячейка для измерения диэлектрических характеристик электроизоляционных материалов Советский патент 1985 года по МПК G01N27/22 

1 . Изобретение относится к измери-. тельной технике и может быть исполь зовано для определения диэлектричес ких характеристик электроизоляционных материалов. Целью изобретения являе.тся повышение точности измерения.Принцип действия предлагаемой ячейки заключается в том, что на измерительной стадии измеряют интегральный френелевский образ карты диэлектрической характеристики при помощи измерительного электрода, а карту диэлектрической характеристик по площади диэлектрического слоя по лучают путем свертки с функцией, оп сывающей форму зонной пластинки, со ответствующую измерительному электр ДУ. На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемой ячейки; на фиг.2 измерительньй электрод. Ячейка содержит подвижный 1 и не подвижные 2 и 3 электроды и блок 4 управления. Неподвижный электрод 2 является измерительным, а электрод 3 - охранным. Измерительный и подви ный электроды выполнены в виде цилиндров, а охранньш - в виде цилиндрического кольца, окружающего изме рительный электрод. Торцовые поверх ности измерительного и охранного электродов расположены в одной плос кости, а подвижньй электрод приподнят над ними. Пространство -между то , цовыми поверхностями электродов является рабочим пространством измери тельной ячейки и служит для внесения исследуемого электроизоляционного материала 5. Электроды гальванически соединены с измерительным прибором 6. Ячейка снабжена соединенным с измерительным прибором через блок управления устройством 7 поступател но-пошагового перемещения электроизоляционного материала по двум координатным осям в плоскости, параллельной торцовым поверхностям электродов. Измерительный электрод (фиг.2) выполнен в виде центрального металли ческого .стержня 8 и системы четного числа п. чередующихся концентричес. ких диэлектрических 9 и металлических 10 колец возрастающих радиусов, соответствунлцих последовательнЕ м зонам ипастинки Френеля. Для m коль ца внешний радиус составляет , 722 а внутренний радиус -т/т--( г, где р радиус центрального стержня, а гл1,2,...,п - номер кольца. Для больших п толщина последнего металлического кольца равна Г / УП . При Гр равном 1 мм и п равном 100 толщина последнего металлического кольца равна 0,1 мм, а его внешний радиус 10 мм. Все металлические кольца измерительного электрода и центральный стержень механически и гальванически соединены друг с другом штекером 11.. Устройство 7 поступательно-пошагового перемещения предназначено для обеспечения пошагового перемещения исследуемого образца электроизоляционного материала по двум координатным осям X и у в плоскости, параллельной торцовым поверхностям электродов. Для решения этой задачи устройство состоит из рамки, на которую установлен исследуемый электроизоляционный материал, жестко соединенной с подвижной кареткой. -Каретка перемещается в одном направлении по направляющей, установленной на подвижном столике, под действием пружины. На столике установлена зубчатая гребенка параллельно направляющей движения каретки, а каретка снабжена прижимной .планкой, управляемой посредством электрического реле. Подвижный столик перемещается по направляющей, установленной на неподвижном основании перпендикулярно направляющей, по которой смещается каретка. Основание содержит параллельную направляющей столика зубчатую гребенку, пружину для перемещения столика по направляющей, а столик снабжен прижимным стержнем, управляемым электрическим реле. На направляющих установлены концевые выключатели, приводящие в -действие электромагниты, сжимающие пружины и приводящие в исходное положение столик и каретку. Положения каретки и столика фиксированы положениями прижимной планки и стержня, вошедшими в зацепление с зубьями гребенок. Вывод их из этих пололсений и пошаговое перемещение электроизоляционного материала происходит по импульсам, поступаемым с блока управления на электрические реле. По импульсу электрического реле выводят прижимную планку каретки или прижимной стержень столика из зацепления с зубьями гребенок и происходит перемещение столика или каретки под действием пружИмЫ.- По окончании действия импульса прижимная планка или стержень под действие собственного веса вновь входит в сцепление с зубьями гребенок, что позволяет осуществить последовательно-пошаговое перемещение рамки с электроизоляционным материалом. Длительность импульса задает шаг перемещения. Блок 4 управления предназначен для временного согласования работы устройства поступате.пьно-пошагового перемещения электроизоляционного материала и измерительного прибора и представляет собой электронное устройство, вырабатывающее электричес,кие импульсы регулируемой длительности. Блок управления имеет генератор импульсов, счетчики импульсов и линии задержки. Под действием импуль са блока управления происходит последовательное перемещение электроизоляционного материала на один шаг По окончании действия импульса с задержкой блок управления подает импульс на измерительный прибор, позволяющий выдать на счетчик прибора результат измерения и записать этот результат в память ЭВМ, на магнитную ленту или вывести на цифропечать. Ячейка работает следующим образом Блок 4 управления вырабатывает импульс, посредством которого устрой ство 7 поступательно-пошагового перемещения производит перемещение электроизоляционного материалана один шаг. Измерение диэлектрической проницаемости и тангенса угла потер электроизоляционного материала проводят при заданном расстоянии мезкду подвижным 1 и неподвижным 2 и 3 электродами без зажатия материала подвижным электродом. При измерении объемного сопротивления зажатие электроизоляционного материала необ ходимо. При каждом положении диэлек трической пластины, поступательно-п шагово перемещаемой по двум координатам X и у в плоскости, параллельНой торцовым поверхностям электродов конденсатора, снимают данные по казаний измерительного прибора. Таким образом получают френелевский образ карты диэлектрических характе ристик. Поскольку рабочими участками измерительного электрода являются центральный стержень 8 и металлические кольца 10, соответствующи.е темным зонам, то френелевский обра диэлектрических характеристик представляет собой наложение картин в форме темных зон измерительного электрода от каждой точки электроизоляционного материала. Такое наложение представляет собой свертку карты диэлектрических характеристик с функцией, описывающей форму измерительного электрода. Обратное преобразование Френеля, т.е. восстановление карты диэлектрических характеристик по данным измерения френелевского образа, проводят путем свертки френелевского образа с функцией, описывающей форму измерительного электрода, равной единице в пределах всех нечетных зон измерительного электрода и удовлетворяющих условию 2К.)( + +у 2К+1, где К - целое число (,1,.., п/2) и нулю во всех остальных точках. В результате такойобработки получают карту емкостей малых участков диэлектрического слоя, находящегося между электродами малых размеров, соответствующих шагам перемещения диэлектрического слоя по координатам X и у, или карту тангенса угла потерь таких малых конденсаторов, или карту объемного сопротивления малых участков. Пересчет к диэлектрической проницаемости, тангенсу угла потерь и удельному объемному сопротивлению малых участков диэлектрического слоя проводят обычным способом, при этом предварительно необходимо иметь карту толщины по площади диэлектрического слоя. Предлагаемая ячейка предназначена для получения карт диэлектрической проницаемости, тангенса угла потерь, удельного объемного сопротивления по площади диэлектрического слоя. Ячейка может быть использована в конденсаторостроении для контроля за качеством диэлектриков, в мийералогии для обнаружения газово-жидких включений в минералах и горных породах, в ядерной физике для наблюдения треков тяжелых частиц в дизлектрических детекторах без разрушения детекторов путем травления в кислотау

ЯЧЕЙКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащая подвижный и неподвижные электроды цилиндрической формы, соединенные с измерительным прибором, и блок управления, отличающаяся тем, что, с целью повьшения точности измерения, неподвижный измерительный электрод вьтолнен в виде центрального металлического стержня и системы четного числа h чередующихся концентрических диэлектрических и металлических колец с внешними радиусами, равными Vm ( -, и внутренними, равными т-1 г, где г радиус центрального стержня, m -1 2,..., п - номер кольца, а ячейка снабжена соединенным с измерительным прибором через блок управления устройством поступательно-пошагового перемещения электроизоляционного материала по двум координа«гным осям в (Л плоскости, параллельной торцовым с поверхностям электродов. 00 tc 00 to